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热模型 BMR316
人工智能 (AI) 和机器学习 (ML) 等应用正日益融入社会，这主要得益于最新一代半导体和数据中心带来的计算能力的指数级增长。耗电量巨大的高速计算平台的广泛部署，对数据中心的电力消耗提出了极高的要求。国际能源署预测，到 2026 年，数据中心的能源需求可能超过 1000 太瓦时 (TWh)，相当于加拿大、波兰和阿根廷三国 2023 年的总用电量。.
数据中心电源
运营商需要获取更多电源，并能够高效地将更多电力从电网分配到数据中心、机架，最终输送到芯片。这意味着必须最大限度地降低计算硬件、电源、配电和冷却系统的资本成本，以及能源消耗对环境的影响和经济成本。数据中心运营商面临着最大化投资回报的压力，他们正在寻求通过优化基础设施来获得竞争优势。这意味着必须最大限度地提高电力转换过程的电气效率和成本效益。.
电源系统架构受到诸多因素的制约。例如，芯片级电压降低、电流增大的趋势意味着最终转换级必须非常靠近负载，以确保最小的电压降和连接电感引起的干扰，并满足最新处理器更高的负载瞬态要求。这反过来又使得电源转换电子器件靠近处理器中千瓦级的功耗区域，可能在原本就高度受限的空间内产生棘手的交叉发热问题。.
处理器端电压调节模块的上游电源转换必须分阶段进行，并采用分布式电源方案。该方案包括接入市电的交流/直流转换器、备用电源系统以及一个或多个中间总线，这些总线配备相应的电源转换器，其工作电压能够将电流控制在可控范围内。这有助于最大限度地减少互连尺寸、成本、功率损耗和电压降。.
冷却和隔离
关键设计考虑因素还包括如何将电源转换器集成到数据中心的冷却基础设施中，以及考虑到接地回路和安全隐患，是否以及在电源转换系统中提供电气隔离。数据中心内电源转换和分配设备占用的物理空间也是一个问题。设备的放置位置很大程度上取决于其所需的冷却能力，而冷却能力又取决于设备的电效率和功率密度。.
图片：Flex 网格到芯片产品
数据中心的配电技术种类繁多，涵盖了从交流电网变压器和开关设备到机械母线和高达兆赫兹级的高频直流/直流转换器等各种技术。因此，权衡利弊可能难以评估，在某些情况下，甚至带有主观性。.
例如，系统架构师可能会建议以 800V 的电压分配电力。直流电 而不是 48V直流电 为了降低电流、功率损耗和电压降，并可以使用更小、更经济的母线和电缆，安全工程师会指出，更高的电压意味着更高的合规性要求，以及额外的绝缘、隔离和持续认证等相关成本。在高电压下工作的工程师和技术人员需要持有相应的资质，以确保自身以及其他数据中心员工和用户的安全。相比之下，48V 的母线电压则更为合理。直流电 它们依托于丰富的现有产品，这些产品提供多种来源，并因规模经济而具有成本优势。此外，它们本质上也是安全的，因为其电压低于安全超低电压限值。.
另一个需要考虑的重要权衡因素是中间母线电压是否需要调节。最新的隔离式非调节设计可以提供更高的效率和功率密度，但需要仔细选择下游转换器以确保兼容性。甚至还有混合调节方案，允许母线电压在预设范围内变化，只有超出这些阈值时才启用主动控制。这种方法在保持效率的同时，为下游转换器提供了更大的灵活性。.
整体方法
确定从电网到芯片的最佳电源转换和分配方案需要采用整体方法。即使是传统的电源树结构也可能不再适用，因为电源转换元件之间的界限日益模糊。例如，DC/DC 转换器现在与处理器在电气和热方面紧密集成，采用垂直供电技术，以匹配各个处理器独特的引脚排列配置。.
图片：BMR316
当电源转换链中的组件来自不同的供应商时，存在很大的不兼容风险。此外，由于每个供应商都推广其专有技术，因此实现整体解决方案可能极具挑战性。电源转换专家负责优化兼容性、成本和性能，因此具有优势，并能提供指导和长期支持。.
部分供应商提供端到端的产品组合，包括数据中心电源和冷却产品（如DC/DC稳压器和总线转换器）、中低压AC/DC转换解决方案、配电解决方案、关键备用电源系统以及机架级和芯片级冷却解决方案。他们还可以提供定制设计，包括垂直供电配置和仿真工具，以便在实施前对系统进行建模。全面的监控和支持也能确保性能和可靠性。.
由于对数据中心电力的巨大需求丝毫没有减弱的迹象，数据中心运营商必须依靠那些拥有设计、产品、制造、供应链、系统集成和开放生态系统经验的公司，才能进行协作和扩展，以支持路线图，并确保数据中心升级和容量在需要时上线。.
你可知道？
垂直功率传输成为焦点
垂直电力输送 （VPD）通过提高效率和可靠性并显著减少能源损耗来帮助管理数据中心的电力。.
传统的横向供电方式通常会导致PCB上出现相当大的功率损耗，增加能源成本并使散热管理更加复杂。.
相比之下，VPD 通过将电压调节器直接放置在高性能处理器下方，缩短了电源传输路径。这种更近的距离最大限度地降低了电源层电阻，提高了电流密度，并显著降低了功率损耗。VPD 设计支持直接连接到处理器和 ASIC 电源引脚，从而进一步优化了效率和性能。.
液冷技术持续取得进展
虽然加速计算平台给数据中心带来了电力需求，但它们产生的热量也给冷却解决方案带来了巨大的挑战。.
芯片级直接冷却技术将处理器产生的热量传递到液冷板上。在数据中心，这种方法在散热方面显著优于强制风冷，并且使电路板设计更加灵活，无需将处理器和散热器放置在通风口附近。.
捷酷, Flex 公司也采用微喷射技术，精确地针对热点，以提高芯片级的冷却效率。.
持续供电管理
可靠且可扩展的电力供应对于确保数据中心避免停机和数据丢失，并保持高效率和安全性至关重要。电力故障、负载不平衡和低效的电力分配都可能导致严重的后果，例如服务中断、过热和设备故障。预制模块化系统，例如由……开发的系统，可以有效解决这些问题。 Anord Mardix, Flex 公司能够避免数据中心扩建计划中耗时耗力的修改。他们将变压器、开关设备和不间断电源系统等关键组件集成到一个紧凑且经过预测试的组件中，该组件可以快速安装，从而最大限度地减少中断。.
承蒙惠允 电子产品周评.
