為了滿足日益增長的AI數據中心容量需求
，必須克服在計算能力、電力供應和冷卻係統擴展方麵的複雜挑戰。偉創力嵌入式和關鍵電源解決方案副總裁Mattias Jansson深入探討為保持領先所需的電力係統架構。

新(xin)一(yi)代(dai)半(ban)導(dao)體(ti)技(ji)術(shu)與(yu)現(xian)代(dai)數(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)基(ji)礎(chu)設(she)施(shi)所(suo)釋(shi)放(fang)的(de)強(qiang)大(da)算(suan)力(li)正(zheng)在(zai)推(tui)動(dong)人(ren)工(gong)智(zhi)能(neng)和(he)機(ji)器(qi)學(xue)習(xi)等(deng)技(ji)術(shu)快(kuai)速(su)融(rong)入(ru)日(ri)常(chang)生(sheng)活(huo)。然(ran)而(er)
，隨(sui)著(zhe)高(gao)性(xing)能(neng)計(ji)算(suan)係(xi)統(tong)的(de)加(jia)速(su)部(bu)署(shu)，數(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)的(de)能(neng)源(yuan)消(xiao)耗(hao)正(zheng)承(cheng)受(shou)前(qian)所(suo)未(wei)有(you)的(de)壓(ya)力(li)。據(ju)國(guo)際(ji)能(neng)源(yuan)署(shu)（IEA）預測(1)，到2026年，全球數據中心的年耗電量將超過1000太瓦時（TWh），相當於2023年加拿大、波蘭和阿根廷三國電力消耗總和。

應對電力係統架構的現實製約

數據中心運營商不僅需要接入更多電力來源，還必須具備高效分配電力的能力——從電網到設施、機架，最終傳輸至芯片。同時
，他們也麵臨著降低計算基礎設施資本支出的巨大壓力，包括電源係統、配pei電dian係xi統tong和he冷leng卻que解jie決jue方fang案an。在zai此ci背bei景jing下xia，削xue減jian能neng源yuan成cheng本ben和he降jiang低di環huan境jing影ying響xiang同tong樣yang至zhi關guan重zhong要yao。為wei了le提ti升sheng投tou資zi回hui報bao率lv並bing通tong過guo基ji礎chu設she施shi優you化hua獲huo得de競jing爭zheng優you勢shi，最zui大da化hua電dian力li轉zhuan換huan效xiao率lv

、最小化運營成本已成為運營商的首要任務。

然而

，電力係統架構本身也麵臨一些重大限製。例如，芯片層麵趨向於更低電壓
、genggaodianliudequshi

，yiweizhezuizhongdedianlizhuanhuanjieduanbixujinkenengkaojinfuzai
，yizuixiaohuadianyasunhaohexinhaoganrao

，bingyingduixiandaichuliqikuaisubianhuadefuzaixuqiu。ciwai，jiangdianlidianzishebeikaojinxinpianbuzhi，yedailailereguanlifangmiandetiaozhan
，youqishizaikongjianshouxiandehuanjingzhong。

上遊的電力轉換（即從電壓調節模塊 VRM 開始）通常通過分布式電源架構分階段實現。

這一過程包括與市電連接的AC/DC轉換器
、備(bei)用(yong)電(dian)源(yuan)係(xi)統(tong)，以(yi)及(ji)在(zai)最(zui)佳(jia)電(dian)壓(ya)水(shui)平(ping)下(xia)運(yun)行(xing)的(de)中(zhong)間(jian)母(mu)線(xian)，以(yi)便(bian)控(kong)製(zhi)電(dian)流(liu)在(zai)可(ke)管(guan)理(li)範(fan)圍(wei)內(nei)。這(zhe)些(xie)分(fen)階(jie)段(duan)的(de)設(she)計(ji)有(you)助(zhu)於(yu)有(you)效(xiao)降(jiang)低(di)導(dao)體(ti)的(de)尺(chi)寸(cun)與(yu)成(cheng)本(ben)
，減(jian)少(shao)係(xi)統(tong)能(neng)耗(hao)與(yu)電(dian)壓(ya)降(jiang)。

zaishejizuiyoudedianlijiagouhaishejijiangdianyuanzhuanhuanqijichengzhishujuzhongxindelengquexitongzhong，bingjiuzaihechuyinrudianqigelizuochujuece
，yijiangdianquanfengxianhefangzhidihuanluwenti。guigenjiedi，yougonglvmiduhenengxiaojuedingdewulikongjianxianzhihesanrexuqiu，zaidianlishebeidebushuweizhihefangshishangqizhejuedingxingdezuoyong。

尋找數據中心電力分配的最優解決方案

數據中心的電力分配涵蓋了從傳統的交流電網變壓器和開關設備，到機械母線係統，再到以兆赫茲（MHz）頻率運行的高頻直流/直流（DC/DC）轉換器等廣泛技術。由於可選方案眾多
，確定最有效的配置往往難以評估，在某些情況下甚至容易受到主觀判斷的影響。

例如，係統架構師可能更傾向於采用800伏直流電進行配電而非傳統的48伏直流電，這樣可以降低電流水平，最大限度減少功率損耗和電壓降，並且能夠使用更小、更具成本效益的母線和電纜。然而，更高的電壓也帶來了更嚴格的合規要求，包括額外的絕緣
、電dian氣qi隔ge離li措cuo施shi以yi及ji認ren證zheng流liu程cheng。同tong時shi
，這zhe也ye對dui人ren員yuan安an全quan提ti出chu了le更geng高gao要yao求qiu
，僅jin允yun許xu具ju備bei相xiang應ying資zi質zhi的de工gong程cheng師shi和he技ji術shu人ren員yuan操cao作zuo此ci類lei係xi統tong。相xiang比bi之zhi下xia，48伏直流母線仍是廣受歡迎的選項，其優勢在於行業應用廣泛
，零部件選擇豐富、貨源充足
，且因規模效應而成本更低。同時，48伏直流電本身低於安全特低電壓（SELV）限製

，具備天然的安全性。

另外一個關鍵的設計考量是中間母線電壓應采取穩壓還是非穩壓方案。非穩壓、隔(ge)離(li)式(shi)設(she)計(ji)能(neng)夠(gou)實(shi)現(xian)更(geng)高(gao)的(de)效(xiao)率(lv)和(he)更(geng)好(hao)的(de)功(gong)率(lv)密(mi)度(du)，但(dan)這(zhe)類(lei)方(fang)案(an)通(tong)常(chang)需(xu)要(yao)精(jing)選(xuan)下(xia)遊(you)轉(zhuan)換(huan)器(qi)以(yi)確(que)保(bao)兼(jian)容(rong)性(xing)。部(bu)分(fen)係(xi)統(tong)則(ze)采(cai)用(yong)混(hun)合(he)式(shi)穩(wen)壓(ya)策(ce)略(lve)，即(ji)允(yun)許(xu)母(mu)線(xian)電(dian)壓(ya)在(zai)預(yu)設(she)範(fan)圍(wei)內(nei)波(bo)動(dong)，僅(jin)當(dang)電(dian)壓(ya)超(chao)出(chu)這(zhe)些(xie)閾(yu)值(zhi)時(shi)才(cai)啟(qi)動(dong)主(zhu)動(dong)控(kong)製(zhi)。這(zhe)種(zhong)方(fang)式(shi)在(zai)保(bao)持(chi)高(gao)效(xiao)率(lv)的(de)同(tong)時(shi)
，也(ye)為(wei)下(xia)遊(you)電(dian)源(yuan)轉(zhuan)換(huan)提(ti)供(gong)了(le)更(geng)大(da)的(de)靈(ling)活(huo)性(xing)。

實現數據中心端到端電力轉換優化

要確定從電網到芯片的電子轉換與分配的最優方案
，需要采取整體性的設計思路。目前傳統的“電源樹” 架構已經難以滿足新一代係統的需求，因為各級電能轉換之間的邊界正在發生變化。例如，直流/直流轉換器如今通過垂直供電（VPD）技術在電氣與熱管理層麵與處理器緊密集成，並針對不同處理器的引腳布局進行定製化設計。

當(dang)電(dian)能(neng)轉(zhuan)換(huan)鏈(lian)條(tiao)中(zhong)的(de)組(zu)件(jian)來(lai)自(zi)多(duo)個(ge)供(gong)應(ying)商(shang)時(shi)，係(xi)統(tong)不(bu)兼(jian)容(rong)的(de)風(feng)險(xian)會(hui)顯(xian)著(zhu)增(zeng)加(jia)。各(ge)供(gong)應(ying)商(shang)往(wang)往(wang)采(cai)用(yong)各(ge)自(zi)的(de)專(zhuan)有(you)技(ji)術(shu)
，彼(bi)此(ci)之(zhi)間(jian)難(nan)以(yi)完(wan)全(quan)兼(jian)容(rong)，使(shi)得(de)構(gou)建(jian)統(tong)一(yi)協(xie)調(tiao)的(de)係(xi)統(tong)更(geng)加(jia)複(fu)雜(za)。這(zhe)也(ye)凸(tu)顯(xian)了(le)與(yu)經(jing)驗(yan)豐(feng)富(fu)

、值得信賴的電力轉換合作夥伴合作的重要性——其能夠提供端到端的集成解決方案

，在確保各組件協同適配的同時，實現係統性能優化、成本有效控製
，並提供長期穩定的技術支持與專業指導。

偉創力提供種類豐富的數據中心電源與冷卻產品，涵蓋直流/直流穩壓器、總線轉換器、中低壓交/直流轉換方案、配電
、關guan鍵jian備bei用yong電dian源yuan係xi統tong，以yi及ji機ji架jia級ji與yu芯xin片pian級ji冷leng卻que解jie決jue方fang案an。此ci外wai，偉wei創chuang力li還hai提ti供gong定ding製zhi化hua設she計ji服fu務wu，包bao括kuo垂chui直zhi供gong電dian結jie構gou配pei置zhi以yi及ji用yong於yu部bu署shu前qian係xi統tong建jian模mo的de仿fang真zhen工gong具ju。同tong時shi
，偉wei創chuang力li也ye配pei套tao提ti供gong全quan麵mian的de監jian測ce與yu技ji術shu支zhi持chi
，確que保bao係xi統tong長chang期qi穩wen定ding運yun行xing並bing保bao持chi可ke靠kao性xing能neng。

隨著數據中心容量需求持續快速增長，運營方亟需不僅能夠提供優質產品，並且能夠交付完整
、可擴展解決方案的可靠合作夥伴。偉創力憑借在設計、產品開發、製造、係xi統tong集ji成cheng及ji供gong應ying鏈lian管guan理li等deng方fang麵mian的de深shen厚hou專zhuan業ye積ji澱dian，助zhu力li數shu據ju中zhong心xin實shi現xian高gao效xiao擴kuo容rong
，滿man足zu不bu斷duan演yan進jin的de性xing能neng需xu求qiu，並bing確que保bao所suo需xu容rong量liang按an時shi上shang線xian。無wu論lun是shi既ji有you設she施shi升sheng級ji，還hai是shi新xin建jian項xiang目mu部bu署shu，快kuai速su
、可靠地在全球範圍內推進新一代供電與散熱基礎設施，已成為提升數據中心韌性的關鍵因素。

垂直供電：提升效率與性能

垂直供電（VPD）通過提升供電效率與係統可靠性、顯著降低能耗，在數據中心電源管理中發揮重要作用。相比之下，傳統的橫向供電方式容易在印製電路板（PCB）上造成較大的功耗
，不僅增加了能耗成本，也加劇了散熱難度。VPD通過將電壓調節器直接置於高性能處理器下方，顯著縮短了供電路徑。這種更近的布局可降低電源層阻抗、提升電流密度
，並大幅減少功率損耗。進一步地，VPD設計通過直接連接處理器或ASIC的底部供電引腳，在效率和性能方麵實現了更高程度的優化。

提升芯片級散熱效率

雖(sui)然(ran)加(jia)速(su)計(ji)算(suan)平(ping)台(tai)為(wei)數(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)帶(dai)來(lai)了(le)更(geng)高(gao)的(de)功(gong)耗(hao)需(xu)求(qiu)，但(dan)由(you)此(ci)產(chan)生(sheng)的(de)熱(re)量(liang)也(ye)對(dui)冷(leng)卻(que)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)提(ti)出(chu)了(le)巨(ju)大(da)挑(tiao)戰(zhan)。直(zhi)冷(leng)技(ji)術(shu)通(tong)過(guo)將(jiang)處(chu)理(li)器(qi)產(chan)生(sheng)的(de)熱(re)量(liang)直(zhi)接(jie)傳(chuan)導(dao)至(zhi)液(ye)冷(leng)冷(leng)板(ban)，有(you)效(xiao)提(ti)升(sheng)了(le)散(san)熱(re)效(xiao)率(lv)。與(yu)傳(chuan)統(tong)的(de)風(feng)冷(leng)方(fang)式(shi)相(xiang)比(bi)，這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)在(zai)熱(re)傳(chuan)輸(shu)和(he)熱(re)移(yi)除(chu)方(fang)麵(mian)表(biao)現(xian)更(geng)優(you)
，同(tong)時(shi)也(ye)使(shi)主(zhu)板(ban)設(she)計(ji)更(geng)加(jia)靈(ling)活(huo)

，無(wu)需(xu)再(zai)將(jiang)處(chu)理(li)器(qi)和(he)散(san)熱(re)器(qi)靠(kao)近(jin)風(feng)道(dao)出(chu)口(kou)布(bu)置(zhi)。偉(wei)創(chuang)力(li)旗(qi)下(xia)公(gong)司(si)JetCool進一步提升了這一方案，采用微射流技術，可精準冷卻芯片上的熱點區域，從而在芯片級別實現更高效的散熱性能。

智能管理，實現不間斷供電

對於數據中心而言，穩定
、可擴展的電力供應至關重要
，既是避免宕機與數據丟失的保障，也是係統高效與安全運行的基礎。電力故障
、負載不均或供電效率低下，都可能引發例如服務中斷、過熱甚至設備損壞等嚴重後果。

偉創力旗下公司 Anord Mardix 推出的預製模塊化電源係統，能夠省去數據中心擴容計劃中耗時且成本高昂的改造工作。這些模塊將變壓器
、開關設備及不間斷電源（UPS）等關鍵部件集成於一個結構緊湊且經過預先測試的整體模塊中
，可快速部署，最大限度減少運行中斷。