以数据中心为代表，48V架构迎来爆发期

“48V，未来几年将能够看到它在云计算、高性能计算以及广泛的AI市场领域中大量应用，Vicor很幸运较早就进入到了48V领域中。”Vicor市场经理孟令冲表示。

日前，在OCP大会上，降碳增效备受关注。Vicor作为领先的高密度电源模块生产商，在OCP期间举办了一场专业的媒体见面会，分享了数据中心电源配电上的市场趋势及其48V直流供电系统解决方案。

随着5G、云计算、工业互联网和人工智能的发展，作为底层的算力基础设施，数据中心面临新的要求和挑战。终端产品对电力的需求增加，原有的12V配电架构无法满足需求，需要提高配电电压，向48V提升成为大势所趋。“其实提高配电电压并不简单，Vicor在这个领域深耕多年，通过高性能、高密度的模块化电源解决方案，能够解决这个问题。”孟令冲表示。

坐落于马萨诸塞州安多弗的Vicor公司拥有40年历史，致力于提供各种模块化电源组件和完整的电源系统，公司非常注重创新，每年投入的研发费用占到营收的16%左右。同时拥有170多个专利，在配电网络、控制系统、组件、封装方面均有创新。随着市场需求不断增加，2018年工厂扩建后产能提升了6倍，目前正在扩建一个新工厂，面积将增加8500英尺。

在48V配电架构上，Vicor的相关方案已经被谷歌、英伟达等巨头公司采用，经过了市场检验。随着这些年的不断优化和演进，Vicor在48V配电架构上，以创新的架构、先进的拓扑、控制系统、独特的组件及封装四大创新优势，引领行业发展趋势。

针对目前市场的特点，Vicor给出了为移除最后一英寸的48V靠电、12V/48V桥接、高压直流DC和AC/DC三大解决方案。

“低电压大电流的需求，对电源设计的挑战在未来会持续存在，并且会越来越具有挑战性。” Vicor高级工程师杨周指出。

处理器电压不断降低，峰值电流迅速增长

随着对算力的追求，2000年-2021年，CPU、GPU和AI芯片靠电呈现明显上升的趋势，而算力的提升则伴随着电流迅速增长、靠电电压缓慢下降。在2020年已出现了交汇点，电流大概是1200A，对应的靠电电压大概是0.8。这种趋势并不可逆，随着晶圆制程的进一步减小，对应的单位面积晶体管数量越来越多，晶体管承受的电压率越低，这种趋势还将持续下去。

而低电压大电流将会造成巨大的“最后一英寸”损耗。服务器的负载点与CPU之间的距离即“最后一英寸”（last inch）。杨周介绍，在靠电电流200A、300A时，FIR大概也只有20W、30W，相对于几百瓦的CPU来说可以忽略不计。但是电流上涨到1000A时，FIR的损耗到达400W，是纯粹的PCB损耗，系统的供电效率会降到低于50%。一个系统的效率低于50%，那么这个设计就已经失败了。

为了解决这个问题，Vicor给出了一种分比式电源架构，将稳压和变压功能分开，可以把第二部分供电转化模块做到非常小、非常薄，从原来的PCB板子改为直接贴到CPU上，去除掉last inch，进而减小损耗。

Vicor分比式电源架构

此外，针对PCB空间的局限性，Vicor还给出了一种垂直电源方案，将电源模块封装在一起，可以直接贴在CPU的对面，减小last inch的同时达到节省空间的效果。

NVIDIA加速卡采用Vicor方案

48V是今后的发展趋势，以AI芯片OAM卡、加速卡、AI边缘计算的服务器等为代表的高功率密度应用已经升级到了48V，但目前传统的数据中心里，服务器上90%还是12V。现在的48V边缘计算和传统的机房还要混搭，因此12V和48V需要一个中间转化模块。

Vicor提供了12V-48V双向转化的方案，即NBM2317模块，其输入和输出可以反向，在此过程中外围线路无需任何改变，并且效率可以高达98%。据杨周介绍，NBM2317模块相对目前市场上其他电源模块可以实现70%功率密度的提升。

英特尔OAM加速卡采用NBM2317

2015年前后，随着CPU、GPU、AI芯片对算力的要求增加，服务器功率密度激增，如今机架式服务器电源市场也遇到了挑战。

Vicor重新部署AC/DC电源模块，应对功率密度挑战

2000年-2010年，机架式服务器功率基本上稳定在10kW；从2010年开始机架功率往上涨，2015年以后功率迅速上涨；到2020年，一个机架功率高达200kW。“对于这么大的功率需求，以前一个200kW可能几间屋子都放不下，现在要求200kW放在一个机架里面，这对于供电是很大的挑战。”杨周说道。

传统的电源方案是CRPS电源，其功率密度是在提升的，但是Vicor认为这种提升较慢，Vicor希望用更高功率密度的模块重新摆放机架上的电源方案。因此，Vicor选择将电源模块在机架里层层平铺或放到机架侧面，体积空间占用很小，给算力留下更多空间。

对于高压直流电源模块BCM6135，可将380V的直流输入转为48V输出，这也是Vicor分比式电源架构的典型应用。

对于交流直流电源模块PFM9280，仅用92mm×80mm×7.5mm体积（相当于一个iPad大小），实现5kW功率输出。

近年来48V发展很快，机器人、无人机、LED等领域都有48V的应用，未来数据中心领域的应用已经非常明确，包括轨道交通、ATE等方面。此外，汽车也会是48V的重要应用领域。陈新军表示：“自动驾驶是未来的大趋势，各大厂家都在投入，汽车也是Vicor的一个核心方向。目前汽车总基线是12V，未来自动驾驶的功耗可能几千瓦，12V的总基线可能应付不了，Vicor主推以48V为核心的架构方案。同时，未来的汽车对于解决方案的体积和重量肯定是很在意的，Vicor能提供小而美的解决方案。”

据陈新军介绍，Vicor在全球很多高端汽车上已经有Vicor的产品，不久会看到相关消息公布，重量极轻、效率极高是Vicor产品得以成功应用的关键。

今年，节能降碳成为各企业竞相追逐的又一目标。Vicor中国销售总监陈新军表示：“节能降碳最核心的还是提升效率，降低成本。我们把密度做大，成本做低，就是实实在在的贡献。其次，我们将体积、损耗减少，综合的降碳效果是非常好的。”

Vicor高级现场应用工程师吴际补充道：“在一些实际应用上，Vicor提供了很多高压直流系统，如北京一些充电站380V转48V。数据中心是目前的一个新应用，还有现在小电站太阳能板就是48V，也契合我们的应用。Vicor这个产品正好满足现在低碳的需求。”