剛剛落幕的開放數(shù)據(jù)中心峰會（ODCC）上，人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)和大數(shù)據(jù)挖掘等高性能計算應(yīng)用成為最熱門的話題。而高性能計算應(yīng)用的發(fā)展對數(shù)據(jù)中心CPU/GPU/ASIC（XPU） 工作電流的需求不斷提高，已達(dá)到數(shù)百安培。

目前，數(shù)據(jù)中心能耗占了全球用電量的2%。工信部《國家綠色數(shù)據(jù)中心試點工作方案》顯示，近年來我國數(shù)據(jù)中心發(fā)展迅猛，總量超過40萬個，年耗電量超過全社會用電量的1.5%，阿里巴巴發(fā)言人提到的一款3U GPU服務(wù)器的功耗就已高達(dá)3.2KW，數(shù)據(jù)中心的節(jié)能降耗迫在眉睫。

作為最先推出48V至負(fù)載點模塊的廠商，Vicor的數(shù)據(jù)中心供電方案已經(jīng)贏得了包括IBM在內(nèi)的多家客戶，大規(guī)模應(yīng)用于從48V直接為XPU供電的主板中。Vicor所采用的分比式電源架構(gòu)通過前置穩(wěn)壓模塊（PRM）提供接近 48V 的穩(wěn)壓輸出電壓，電壓轉(zhuǎn)換模塊（VTM）提供超高效率的電壓／電流轉(zhuǎn)換，為負(fù)載點供電。相對傳統(tǒng)的12V架構(gòu)，其能源效率能夠提高30%。

圖：采用分比式電源架構(gòu)的 Vicor 48V方案

雖然毗鄰XPU放置的大電流負(fù)載點電源架構(gòu)可降低主板內(nèi)的配電損耗，但無法解決 XPU 和主板之間的互連難題。在分比式電源架構(gòu)的基礎(chǔ)上，Vicor憑借在封裝創(chuàng)新方面的豐富經(jīng)驗和技術(shù)優(yōu)勢，又針對高性能、大電流的XPU處理器推出了合封（Power on Package）模塊化電流倍增器（MCM）。這種設(shè)計有效降低了包括主板PCB以及 XPU 插座內(nèi)的互聯(lián)等負(fù)載點與 XPU 之間“最后一英寸”的能耗，進(jìn)一步提升了XPU的系統(tǒng)效率。

據(jù)VICOR 亞太區(qū)董事總經(jīng)理、市場銷售副總裁黃若煒介紹，大部分現(xiàn)有的 XPU 將其 25% 的引腳用于電源輸入，特別是當(dāng)其電流超過 200A時，這一數(shù)字還將進(jìn)一步增加。Vicor 合封供電方案不僅可以減少 XPU 插座的引腳數(shù)，還因為消除了PCB及封裝中的諸多阻抗，有效減少從主板向 XPU 供電的損耗，從而可增大電流供給，同時提高系統(tǒng)性能，如擴(kuò)展I/O 功能等。

圖：對比現(xiàn)有XPU供電模式（左）與Vicor合封供電方案（右）

創(chuàng)新的合封MCM可與XPU內(nèi)核一起封裝在 XPU基板中。如下圖所示，合封在 XPU 基板（位于 XPU 封裝蓋下或側(cè)面）上的MCM 由來自基板外的模塊化電流驅(qū)動器（MCD）驅(qū)動，實現(xiàn)電流倍增，如1:64的電流倍增。MCD實現(xiàn)了Vicor分比式電源架構(gòu)中前置穩(wěn)壓模塊和部分電壓轉(zhuǎn)換模塊的功能，置于主板上，支持高帶寬和低噪聲，不僅可驅(qū)動 MCM實現(xiàn)電流倍增，而且還可為 XPU 提供精準(zhǔn)電壓調(diào)節(jié)。

圖：通過對XPU封裝供電的實例

現(xiàn)已推出的合封解決方案包含兩個 MCM 和一個 MCD，可為 XPU 提供高達(dá) 320A 的穩(wěn)態(tài)電流，峰值電流可達(dá) 640A。采用正弦幅值變換器的MCM由于采用零電壓零電流軟開關(guān)技術(shù)，實現(xiàn)業(yè)界最低的噪聲水平。由于MCD和MCM之間的電流極大減少，它們之間的互連導(dǎo)通損耗降至10%。此外，這一方案還包括簡化了主板設(shè)計， XPU 動態(tài)響應(yīng)所需的儲能電容也大幅減少。

VICOR市場與商務(wù)拓展副總裁Robert Gendron表示，繼現(xiàn)已提供樣品的兩款最新的合封電源器件，MCM3208S59Z01A6C00 模塊化電流倍增器和MCD3509S60E59D0C01 模塊化電流驅(qū)動器之后，這一系列還將陸續(xù)推出更豐富的產(chǎn)品組合，滿足不同能耗水平、不同封裝尺寸，甚至不同行業(yè)應(yīng)用的需要。由于要封裝在XPU內(nèi)部，Vicor已經(jīng)和多家CPU、GPU及ASIC廠商展開更為緊密的合作，同時提供標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品以及定制化方案，為其下一代XPU帶來更高能效。展望未來，Gendron透露，MCM產(chǎn)品將能夠提供出1V以外，不同的電壓輸出。

中國信息通信研究院數(shù)據(jù)顯示，2016年中國IDC市場規(guī)模達(dá)到720億元左右，同比增長40%左右，伴隨著中國制造2025、兩化融合、云計算、大數(shù)據(jù)等國家戰(zhàn)略的實施，數(shù)據(jù)計算存儲需求持續(xù)高漲，預(yù)計未來幾年我國數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)仍將保持快速增長。

過去 10 年，Vicor 一直致力于為數(shù)據(jù)中心提供更高能效的創(chuàng)新方案。在提高電源系統(tǒng)密度和成本效益的同時，平均每兩年便可將損耗降低 25%。最新的Vicor合封電源方案不僅可提高性能，簡化主板設(shè)計，還可讓XPU在人工智能時代以最大的潛能運(yùn)行。