“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。”Vicor市場經理孟令沖表示。
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商，在OCP期間舉辦了一場專業的媒體見面會，分享了數據中心電源配電上的市場趨勢及其48V直流供電系統解決方案。
48V深耕多年
隨著5G、云計算、工業互聯網和人工智能的發展，作為底層的算力基礎設施，數據中心面臨新的要求和挑戰。終端產品對電力的需求增加，原有的12V配電架構無法滿足需求，需要提高配電電壓，向48V提升成為大勢所趨。“其實提高配電電壓并不簡單，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。”孟令沖表示。
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，公司非常注重創新，每年投入的研發費用占到營收的16%左右。同時擁有170多個專利，在配電網絡、控制系統、組件、封裝方面均有創新。隨著市場需求不斷增加，2018年工廠擴建后產能提升了6倍，目前正在擴建一個新工廠，面積將增加8500英尺。
在48V配電架構上，Vicor的相關方案已經被谷歌、英偉達等巨頭公司采用，經過了市場檢驗。隨著這些年的不斷優化和演進，Vicor在48V配電架構上，以創新的架構、先進的拓撲、控制系統、獨特的組件及封裝四大創新優勢，引領行業發展趨勢。
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，對電源設計的挑戰在未來會持續存在，并且會越來越具有挑戰性。” 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量越來越多，晶體管承受的電壓率越低，這種趨勢還將持續下去。
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，FIR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，FIR的損耗到達400W，是純粹的PCB損耗，系統的供電效率會降到低于50%。一個系統的效率低于50%，那么這個設計就已經失敗了。
為了解決這個問題，Vicor給出了一種分比式電源架構，將穩壓和變壓功能分開，可以把第二部分供電轉化模塊做到非常小、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
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升級到了48V，但目前傳統的數據中心里，服務器上90%還是12V。現在的48V邊緣計算和傳統的機房還要混搭，因此12V和48V需要一個中間轉化模塊。
Vicor提供了12V-48V雙向轉化的方案，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%。據楊周介紹，NBM2317模塊相對目前市場上其他電源模塊可以實現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。
Vicor重新部署AC/DC電源模塊，應對功率密度挑戰
2000年-2010年，機架式服務器功率基本上穩定在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，現在要求200kW放在一個機架里面，這對于供電是很大的挑戰。”楊周說道。
傳統的電源方案是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的直流輸入轉為48V輸出，這也是Vicor分比式電源架構的典型應用。
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5kW功率輸出。
不只數據中心
近年來48V發展很快，機器人、無人機、LED等領域都有48V的應用，未來數據中心領域的應用已經非常明確，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。”
據陳新軍介紹，Vicor在全球很多高端汽車上已經有Vicor的產品，不久會看到相關消息公布，重量極輕、效率極高是Vicor產品得以成功應用的關鍵。
今年，節能降碳成為各企業競相追逐的又一目標。Vicor中國銷售總監陳新軍表示：“節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，如北京一些充電站380V轉48V。數據中心是目前的一個新應用，還有現在小電站太陽能板就是48V，也契合我們的應用。Vicor這個產品正好滿足現在低碳的需求。”
