AI处理器的中间总线电压

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最终芯片核心电压（目前约为 400mV 至 900mV）由服务器集群的交流电源输入产生，这一过程分阶段进行。最初，通常会将其转换为 54V。_直流, 这种方式适用于服务器机架周围的电源分配。它提高了电气安全性，并将电流保持在较低水平，从而可以合理选择电缆尺寸。处理器端的DC/DC转换器可以直接将电压降至1V以下。然而，如此高的转换比会导致显著的损耗，并且占用更多空间，因此在高功率水平下不太实用。为了解决这个问题，通常会使用中间总线，然后在其后连接一个靠近处理器的多相电压调节模块（VRM），以最大限度地减少高负载电流下的静态和动态电压降。最近，一种电力电子设计趋势甚至将最终的转换级直接放置在处理器下方，以实现‘垂直供电’。.

现在需要选择使用哪种中间母线电压，而确定最佳值并非易事，因为需要考虑多种因素。产生母线电压的直流/直流中间母线变换器 (IBC) 通常采用‘固定比率/非稳压’变换器，以提高效率并简化结构。最常见的比率是 4:1 和 8:1，分别产生 13.5VDC 和 6.75VDC 的标称电压。但是，如何决定选择哪种比率呢？

4:1 还是 8:1？

这两个母线电压之间一个明显的关键区别是输出电流额定值：6.75V 时约为 150A。_直流 相比之下，每千瓦负载13.5伏电压下电流为75安。这意味着1^英石 4.1阶段IBC可以放置在距离2更远的地方。^和 级 VRM 转换器，分配损耗极小，从而为处理器 GPIO、PCIe 和内存布线腾出空间。另一方面，为了避免因 8:1 1 而导致的显著分配损耗，^英石 IBC阶段，它们需要放置在2附近。^和 阶段 VRM 可能会干预处理器路由。.

2号输入端输入13.5V电压^和 对于 VRM 而言，13.5V 输入通常是一个优化值，由于其占空比低于 6.75V 输入，因此其顶部开关的导通损耗相对较低。但同时，该 VRM 的开关损耗也相对较高。这些损耗与输入电压、开关边沿持续时间、功率和频率成正比，因此，比较 13.5V 和 6.75V 输入，PoL 的整体效率可能变化不大。.

或许更重要的问题是，对于相同的纹波电流和关断时间，4:1、13.5V 的 IBC 所需的输出电感是 8:1 IBC 的两倍（见下图 1）。实际结果是，对于紧凑型 IBC 封装，电感器（它通常已经是许多设计中最高的元件）的高度会进一步增加，可能导致整体高度从 5 毫米增加到 10 毫米。这在处理器附近可能会造成问题，因为高功率液冷散热片会延伸到相邻元件上方，要求 IBC 采用低矮设计。10 毫米高的 IBC 可能无法安装在 PC 背面，从而限制了其安装位置的选择。.

图 1：在‘比率式’IBC 的输出级中，对于给定的纹波电流和关断时间，电感器尺寸与输出电压成正比。

其他考虑因素

当然，还有其他转换比，例如 5:1 和 6:1，可用于微调性能。然而，更常见的‘标准’转换比 4:1 和 8:1 通常具有最佳的兼容性，并可选择更广泛的 DC/DC 转换器。.

电源转换架构通常根据其整体端到端效率进行评估，这无疑是选择IBC时的一个重要因素。然而，IBC和VRM实际消耗的功率与负载相比微不足道，负载通常比IBC大25倍，并且位于附近。例如，一个功耗为1kW的处理器可能只会使IBC损失20W的功率。例如，Flex BMR315 5:1 IBC和 BMR320 8:1 IBC 在 400W 输出功率下效率仅相差 0.3%，相当于 1.7W 的功耗差异，几乎可以忽略不计。鉴于 IBC 的低功耗，通常只需标准系统风道即可满足散热需求，无需像最新一代 CPU 那样集成到复杂的液冷系统中。.

结论

在选择理想的IBC电压转换比时，系统设计人员除了考虑整体效率外，还应考虑其他因素。物理尺寸，尤其是高度，在当今高性能AI服务器主板有限的空间内，可能成为决定性因素。.