四大維度持續(xù)創(chuàng)新：Vicor助力數(shù)據(jù)中心算力充分釋放

7月30日消息（岳明）隨著新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)革命的浪潮席卷而來(lái)，特別是大數(shù)據(jù)、人工智能、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、5G等新一代信息技術(shù)的應(yīng)用，人類進(jìn)入數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代。

數(shù)字化經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展的背后，對(duì)于算力提出了更高要求。作為算力載體的數(shù)據(jù)中心，也必須努力提升功率密度和機(jī)柜利用率，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)架構(gòu)升級(jí)。

但隨著HPC、AI芯片需要的功率增大，為其供電的PDN損耗也隨之變大，從而導(dǎo)致電源效率下降。當(dāng)功率需求得不到滿足，計(jì)算性能就會(huì)顯著降低。如何提高數(shù)據(jù)中心服務(wù)器電源轉(zhuǎn)換效率并降低能源損耗，是擺在所有電源供應(yīng)商面前的難題。

作為全球領(lǐng)先的電源供應(yīng)商，Vicor公司通過(guò)在架構(gòu)、先進(jìn)拓?fù)?、控制系統(tǒng)、專有的組件及封裝等四大維度持續(xù)創(chuàng)新，迎接算力中心電源設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)，引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)不斷向前發(fā)展。

密度效率兼得：助力算力充分釋放

Vicor高級(jí)工程師楊周在接受C114采訪時(shí)表示，在各種創(chuàng)新業(yè)務(wù)的推動(dòng)下，最終用戶對(duì)于算力的需求是沒(méi)有止境的。比如，在人工智能領(lǐng)域，需要強(qiáng)大的算力來(lái)實(shí)現(xiàn)高密集計(jì)算。

在算力快速提升的背后，對(duì)于電流的要求也是水漲船高，而對(duì)應(yīng)的靠電電壓則要進(jìn)一步降低。同時(shí)，隨著算力芯片制程工藝的持續(xù)演進(jìn)，工藝越先進(jìn)，對(duì)應(yīng)的晶體管承受的電壓就越低。“低電壓大電流的需求，對(duì)電源設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)會(huì)持續(xù)存在的，而且會(huì)越來(lái)越具有挑戰(zhàn)性。”

低電壓大電流所帶來(lái)的另外一個(gè)挑戰(zhàn)則是PCB工業(yè)設(shè)計(jì)，為了追求更高的算力和性能，在相當(dāng)有限的PCB空間內(nèi)，留給電源設(shè)計(jì)的空間越來(lái)越小。

以創(chuàng)新公司Cerebras 為例，其最近發(fā)布的晶圓級(jí)引擎 (WSE) 被廣泛認(rèn)為是當(dāng)今人工智能中功能最強(qiáng)大的處理器。WSE由84個(gè)處理單元組成，跨越整個(gè)晶圓。WSE的額定功率高達(dá) 15kW，比原有處理器高出一個(gè)數(shù)量級(jí)，它還需要一種先進(jìn)的電源架構(gòu)，可在極大的電流下將電源均勻地應(yīng)用于每個(gè)單元。

為了實(shí)現(xiàn)這一應(yīng)用，Cerebras與Vicor合作實(shí)施的垂直供電 (VPD) 架構(gòu)放棄了基板上非常耗空間的傳統(tǒng)布線模式，采用了VPD方法，該方法可將供電網(wǎng)絡(luò) (PDN) 電阻銳降50%以上，從而可實(shí)現(xiàn)更高的整體密度和電源系統(tǒng)效率。

楊周指出，此前Vicor的橫向供電設(shè)計(jì)已經(jīng)讓電源與CPU足夠接近，而VPD設(shè)計(jì)可以讓電源直接在PCB下方連線CPU，使電源模塊更加接近CPU。垂直供電不僅可將供電傳輸損耗降低90%，同時(shí)還最大限度提高了I/O功能和設(shè)計(jì)靈活性，將最后一英寸的電流損失降到最低。

之所以能夠做到這一點(diǎn)，與Vicor創(chuàng)新性的分比式架構(gòu)密不可分。據(jù)楊周介紹，Vicor的創(chuàng)新架構(gòu)將功率轉(zhuǎn)換與穩(wěn)壓兩個(gè)功能模塊進(jìn)行了分離，特別是通過(guò)對(duì)第二級(jí)功率轉(zhuǎn)換模塊的創(chuàng)新，使得Vicor電源更加“自由”，既支持側(cè)面擺放，也可以垂直擺放，在體積、功率密度等幾個(gè)核心維度都走在行業(yè)前列。

靈活雙向轉(zhuǎn)換：加速48V時(shí)代來(lái)臨

在云數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域，主流處理器一直都用來(lái)幫助限制電源電路，以便服務(wù)器機(jī)架能夠通過(guò)風(fēng)冷技術(shù)經(jīng)濟(jì)地散熱。在許多方面，制造經(jīng)濟(jì)型服務(wù)器的主要限制在于：將處理器功率限制在一個(gè)易于管理的閾值內(nèi)，大約不超過(guò)200W。但隨著人工智能的出現(xiàn)，高級(jí)液冷，甚至浸入式冷卻技術(shù)的接受度越來(lái)越高，不僅在高性能計(jì)算中如此，在云數(shù)據(jù)中心中也是如此。

Vicor高級(jí)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工程師吳際在接受C114采訪時(shí)指出，在整個(gè)電路上提供更大處理功能已經(jīng)成為行業(yè)趨勢(shì)。吳際表示，與傳統(tǒng)12V架構(gòu)相比，48V母線架構(gòu)可幫助系統(tǒng)工程師實(shí)現(xiàn)可提供更高轉(zhuǎn)換效率、更高功率密度和更低配電損耗的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

“從宏觀上講，48V數(shù)據(jù)中心服務(wù)器基礎(chǔ)架構(gòu)可將能源損耗銳減30%以上，因此很容易理解為什么云數(shù)據(jù)中心提供商正在加速?gòu)?2V向48V轉(zhuǎn)換。使用12V基礎(chǔ)架構(gòu)的云服務(wù)提供商可以選擇部署非隔離式升壓轉(zhuǎn)換器，將12V轉(zhuǎn)換為48V，帶來(lái)超過(guò)98%的峰值效率。這可為他們帶來(lái)更大的靈活性，在他們應(yīng)對(duì)過(guò)渡到48V配電時(shí)，可充分發(fā)揮新一代AI卡的優(yōu)勢(shì)。”

Vicor正是看到了這樣的機(jī)會(huì)，推出了雙向48V/12V轉(zhuǎn)換器NBM2317。該產(chǎn)品最大的特點(diǎn)就是在不依賴外圍線路的前提下，實(shí)現(xiàn)了高功率密度的48V/12V的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，為云數(shù)據(jù)中心提供商增加了靈活性：隨著基礎(chǔ)架構(gòu)的發(fā)展，既可支持其中一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，也可兩項(xiàng)都支持。

Vicor中國(guó)銷(xiāo)售總監(jiān)陳新軍在接受C114采訪時(shí)指出，NBM2317的功率密度、產(chǎn)品形態(tài)和散熱都是創(chuàng)新點(diǎn)，單位瓦數(shù)性價(jià)比是非常高，大幅提升數(shù)據(jù)中心的算力性價(jià)比。“讓AI更加容易落地，更加普惠，供電的解決方案成本要更優(yōu)，NBM2317無(wú)疑是最佳選擇。”

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