数据中心 48 V 直流供电，Vicor 如何解决“最后一英寸”电源设计难题？

Posted 2021-09-01 CSDN云计算

作者 | 伍杏玲

出品 | CSDN云计算（ID：CSDNcloud）

7 月 27 日，由 OCP 社区主办、浪潮承办的第三届 OCP China Day 2021 在北京举行。会上，笔者有幸和全球领先的电源厂商 Vicor 公司的高管进行交流，了解这个 40 年来专注在电源系统模块化解决方案的公司，其最新发展与技术方案。

 

技术创新是 Vicor 的基因

 

Vicor 创始人兼首席执行官 PatrizioVinciarelli 博士原为新泽西州普林斯顿高级研究所的研究员、普林斯顿大学讲师，拥有丰富教学经验和实践经验的物理学家。

Vinciarelli 创办 Vicor 是源于某次机缘巧合：有一天他在播放古典音乐时，机器突然不工作，他检查一看发现是电源系统发生了故障，自此他投向了电力电子新领域，并于 1981 年成功创立 Vicor 公司。

与以前定制化组件电源不同，Vinciarelli 独创模块化电源解决方案，可实现比基础定制设计更高的灵活性及可扩展性。2019 年，Vinciarelli 获得 IEEE William E.Newell 电力电子奖，以表彰其为高效率、高功率密度的电源转换技术所作的贡献。

在创始人 Vinciarelli 对技术创新的不断追求，Vicor 这 40 年发展中持续保持创新基因，在配电架构、转换拓扑、封装技术等上不断进步，提供高效、高密度电源模块产品组合，以满足各种高性能应用的需求，并获得 170 多个研发专利。

 

数据中心 48 V 直流供电系统

随着算力不断提升，对电源的需求呈现迅速上升的趋势，对应的是对电压要求呈现下降趋势。据 Vicor 高级现场应用工程师杨周表示，我们观察到行业对低电压大电流的需求，未来对电源设计的挑战将持续存在，且越来越有挑战性。

据 Synergy Research Group 数据显示，截至 2020 年底全球超大规模提供商运营的大型数据中心总数增加到 597 个，自 2015 年底以来翻了一倍多。可以看出，全球科技巨头在布局数据中心的雄心，而庞大的数据中心离不开电源建设。

其中谷歌早在 2010 年，开始使用 Vicor 48V 电源模块创新应用在其数据中心，计划比之前的 12V 体系节约大约 30% 的电力。在使用了4、5 年后，谷歌正式将数据中心 48V 直接供电架构公布，大众对 Vicor 新型 48 V 供电系统表示惊艳。

Vicor 为什么将电源模块从 12V 升级到 48V？

与传统 12V 架构相比，48V 母线架构可帮助系统工程师来实现更高转换效率、更高功率密度和更低配电损耗的系统设计。从宏观上讲，48V 数据中心服务器基础架构可将能源损耗锐减 30% 以上，因此很容易理解为什么云数据中心提供商正在加速从 12V 向 48V 转换。

与此同时，使用 12V 基础架构的云服务提供商可以选择部署非隔离式升压转换器，其可将 12V 转换为 48V，带来超过98% 的峰值效率。这将带来更大的灵活性，以应对他们过渡到 48V 配电，还可充分发挥新一代 AI 卡的优势。

另外，Vicor 还提供双向 48V/12V 转换器 NBM2317，为云数据中心提供商增加灵活性：随着基础架构的发展，既可支持其中一项标准，也可两项都支持。

据杨周表示，NBM2317 无需加外围线路可双向转化，市场接受度较好，不仅可应用于数据中心，在自动驾驶等工业级应用上也有一些应用。Vicor中国销售总监、数据中心及超级计算负责人陈新军补充道，NBM2317 在密度、形式、散热等方面都十分创新，且性价比高，可让 AI 更加容易落地，节省客户的供电解决方案成本。

 

不断创新，解决“最后一英寸”电源设计难题

 

随着 AI 技术发展，芯片等设计越来越小，对 PCB 空间限制越来越严苛，留给电源这“最后一英寸”，Vicor 该如何与时俱进？

Vicor 创新提出分比式电源架构(FPA)，来取代传统多相位稳压器，将功率转换分解为单独的稳压和变压功能，这些功能可以单独优化，最大限度地提高性能。还可根据处理器电流，提供横向及纵向分比式电源。

例如 Cerebras 公司最近发布的晶圆级引擎(WSE)，由 84 个处理单元组成，跨越整个晶圆片，其额定功率高达 15kW，比原有处理器高出一个数量级，它需要先进的电源架构可在极大的电流下将电源均匀地应用于每个单元。

最后，Cerebras 找到 Vicor，共同研发出垂直供电 (VPD) 架构，放弃了基板上非常耗空间的传统布线模式，采用了 VPD 方法将供电网络 (PDN) 电阻锐降 50% 以上，来实现更高的整体密度和电源系统效率。从而帮助企业解决“最后一英寸”电源设计难题。