“48V，未來幾年將能夠看到它在云計算,、高性能計算以及廣泛的AI市場領域中大量應用,，Vicor很幸運較早就進入到了48V領域中?！盫icor市場經(jīng)理孟令沖表示,。
日前，在OCP大會上,，降碳增效備受關注,。Vicor作為領先的高密度電源模塊生產(chǎn)商，在OCP期間舉辦了一場專業(yè)的媒體見面會,，分享了數(shù)據(jù)中心電源配電上的市場趨勢及其48V直流供電系統(tǒng)解決方案,。
48V深耕多年
隨著5G、云計算,、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和人工智能的發(fā)展,，作為底層的算力基礎設施，數(shù)據(jù)中心面臨新的要求和挑戰(zhàn),。終端產(chǎn)品對電力的需求增加，原有的12V配電架構(gòu)無法滿足需求,，需要提高配電電壓,，向48V提升成為大勢所趨?！捌鋵嵦岣吲潆婋妷翰⒉缓唵?，Vicor在這個領域深耕多年，通過高性能,、高密度的模塊化電源解決方案,，能夠解決這個問題?！泵狭顩_表示,。
坐落于馬薩諸塞州安多弗的Vicor公司擁有40年歷史，致力于提供各種模塊化電源組件和完整的電源系統(tǒng),，公司非常注重創(chuàng)新,，每年投入的研發(fā)費用占到營收的16%左右。同時擁有170多個專利,，在配電網(wǎng)絡,、控制系統(tǒng),、組件、封裝方面均有創(chuàng)新,。隨著市場需求不斷增加,，2018年工廠擴建后產(chǎn)能提升了6倍，目前正在擴建一個新工廠,，面積將增加8500英尺,。
在48V配電架構(gòu)上，Vicor的相關方案已經(jīng)被谷歌,、英偉達等巨頭公司采用,，經(jīng)過了市場檢驗。隨著這些年的不斷優(yōu)化和演進,，Vicor在48V配電架構(gòu)上,，以創(chuàng)新的架構(gòu)、先進的拓撲,、控制系統(tǒng),、獨特的組件及封裝四大創(chuàng)新優(yōu)勢，引領行業(yè)發(fā)展趨勢,。
針對目前市場的特點,，Vicor給出了為移除最后一英寸的48V靠電、12V/48V橋接,、高壓直流DC和AC/DC三大解決方案,。
最后一英寸（Last inch）
“低電壓大電流的需求，對電源設計的挑戰(zhàn)在未來會持續(xù)存在,，并且會越來越具有挑戰(zhàn)性,。” Vicor高級工程師楊周指出,。
處理器電壓不斷降低,，峰值電流迅速增長
隨著對算力的追求，2000年-2021年,，CPU,、GPU和AI芯片靠電呈現(xiàn)明顯上升的趨勢，而算力的提升則伴隨著電流迅速增長,、靠電電壓緩慢下降,。在2020年已出現(xiàn)了交匯點，電流大概是1200A,，對應的靠電電壓大概是0.8,。這種趨勢并不可逆，隨著晶圓制程的進一步減小，對應的單位面積晶體管數(shù)量越來越多,，晶體管承受的電壓率越低,，這種趨勢還將持續(xù)下去。
而低電壓大電流將會造成巨大的“最后一英寸”損耗,。服務器的負載點與CPU之間的距離即“最后一英寸”（last inch）,。楊周介紹，在靠電電流200A,、300A時,，F(xiàn)IR大概也只有20W、30W,，相對于幾百瓦的CPU來說可以忽略不計,。但是電流上漲到1000A時，F(xiàn)IR的損耗到達400W,，是純粹的PCB損耗,，系統(tǒng)的供電效率會降到低于50%。一個系統(tǒng)的效率低于50%,，那么這個設計就已經(jīng)失敗了,。
為了解決這個問題，Vicor給出了一種分比式電源架構(gòu),，將穩(wěn)壓和變壓功能分開,，可以把第二部分供電轉(zhuǎn)化模塊做到非常小、非常薄,，從原來的PCB板子改為直接貼到CPU上,，去除掉last inch，進而減小損耗,。
Vicor分比式電源架構(gòu)
此外,，針對PCB空間的局限性，Vicor還給出了一種垂直電源方案,，將電源模塊封裝在一起，可以直接貼在CPU的對面,，減小last inch的同時達到節(jié)省空間的效果,。
NVIDIA加速卡采用Vicor方案
12V至48V雙向橋接
48V是今后的發(fā)展趨勢，以AI芯片OAM卡,、加速卡,、AI邊緣計算的服務器等為代表的高功率密度應用已經(jīng)升級到了48V，但目前傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心里,，服務器上90%還是12V?，F(xiàn)在的48V邊緣計算和傳統(tǒng)的機房還要混搭，因此12V和48V需要一個中間轉(zhuǎn)化模塊。
Vicor提供了12V-48V雙向轉(zhuǎn)化的方案,，即NBM2317模塊,，其輸入和輸出可以反向，在此過程中外圍線路無需任何改變,，并且效率可以高達98%,。據(jù)楊周介紹，NBM2317模塊相對目前市場上其他電源模塊可以實現(xiàn)70%功率密度的提升,。
英特爾OAM加速卡采用NBM2317
壓直流DC和AC/DC轉(zhuǎn)換
2015年前后,，隨著CPU、GPU,、AI芯片對算力的要求增加,，服務器功率密度激增，如今機架式服務器電源市場也遇到了挑戰(zhàn),。
Vicor重新部署AC/DC電源模塊,，應對功率密度挑戰(zhàn)
2000年-2010年，機架式服務器功率基本上穩(wěn)定在10kW,；從2010年開始機架功率往上漲,，2015年以后功率迅速上漲；到2020年,，一個機架功率高達200kW,。“對于這么大的功率需求,，以前一個200kW可能幾間屋子都放不下,，現(xiàn)在要求200kW放在一個機架里面，這對于供電是很大的挑戰(zhàn),?！睏钪苷f道。
傳統(tǒng)的電源方案是CRPS電源,，其功率密度是在提升的,，但是Vicor認為這種提升較慢，Vicor希望用更高功率密度的模塊重新擺放機架上的電源方案,。因此,，Vicor選擇將電源模塊在機架里層層平鋪或放到機架側(cè)面，體積空間占用很小,，給算力留下更多空間,。
對于高壓直流電源模塊BCM6135，可將380V的直流輸入轉(zhuǎn)為48V輸出,，這也是Vicor分比式電源架構(gòu)的典型應用,。
對于交流直流電源模塊PFM9280，僅用92mm×80mm×7.5mm體積（相當于一個iPad大小）,，實現(xiàn)5kW功率輸出,。
不只數(shù)據(jù)中心
近年來48V發(fā)展很快，機器人,、無人機,、LED等領域都有48V的應用，未來數(shù)據(jù)中心領域的應用已經(jīng)非常明確,，包括軌道交通,、ATE等方面。此外,，汽車也會是48V的重要應用領域,。陳新軍表示：“自動駕駛是未來的大趨勢，各大廠家都在投入,，汽車也是Vicor的一個核心方向,。目前汽車總基線是12V，未來自動駕駛的功耗可能幾千瓦,，12V的總基線可能應付不了,，Vicor主推以48V為核心的架構(gòu)方案。同時,，未來的汽車對于解決方案的體積和重量肯定是很在意的,，Vicor能提供小而美的解決方案?！?/p>
據(jù)陳新軍介紹,，Vicor在全球很多高端汽車上已經(jīng)有Vicor的產(chǎn)品，不久會看到相關消息公布,，重量極輕,、效率極高是Vicor產(chǎn)品得以成功應用的關鍵。
今年,，節(jié)能降碳成為各企業(yè)競相追逐的又一目標,。Vicor中國銷售總監(jiān)陳新軍表示：“節(jié)能降碳最核心的還是提升效率，降低成本,。我們把密度做大,，成本做低，就是實實在在的貢獻,。其次，我們將體積,、損耗減少,，綜合的降碳效果是非常好的。”
Vicor高級現(xiàn)場應用工程師吳際補充道：“在一些實際應用上,，Vicor提供了很多高壓直流系統(tǒng),，如北京一些充電站380V轉(zhuǎn)48V。數(shù)據(jù)中心是目前的一個新應用,，還有現(xiàn)在小電站太陽能板就是48V,，也契合我們的應用。Vicor這個產(chǎn)品正好滿足現(xiàn)在低碳的需求,?！?/p>
