數(shù)據(jù)中心下一代電源解決方案可提高效率，第3部分

讓我們來看看頂級電源供應(yīng)商的一些真正創(chuàng)新的解決方案，這些解決方案可以解決這些問題并回答這些問題。

Vicor 解決方案

出于多種原因，我仍然認為 Vicor 解決方案是 48V 的第一最佳設(shè)計架構(gòu)。首先，他們在 48V 解決方案以及跨數(shù)據(jù)中心椽子的 380V 傳輸方面與 Google 密切合作已經(jīng)有一段時間了。其次，他們?yōu)?FPGA 和 DSP 提供 48V 電源已有十多年的歷史，在此期間積累了豐富的主板專業(yè)知識。第三，他們采用創(chuàng)新的 CHiP 封裝熱設(shè)計，擁有我見過的業(yè)內(nèi)最好的熱架構(gòu)之一(請參閱我兩年前在 EDN 上的文章，該文章討論了這種設(shè)計的好處以及在 380V 數(shù)據(jù)中心傳輸中的使用設(shè)計名為Vicor Corporation CHiP 總線轉(zhuǎn)換器模塊。Vicor 早在 2014 年就開始采用這種結(jié)構(gòu)化架構(gòu)。

營銷和業(yè)務(wù)發(fā)展副總裁 Robert Gendron 向我們概述了 Vicor 的數(shù)據(jù)中心解決方案。2013 年底，Vicor 曾評論說，數(shù)據(jù)中心設(shè)計人員和供應(yīng)商的主要成本問題是運行所有電子設(shè)備所需的功率;服務(wù)器、交換機、存儲。為什么電源效率對數(shù)據(jù)中心運營如此重要?因為數(shù)據(jù)中心必須為此支付兩次費用!：

1. 作為公用事業(yè)供應(yīng)商的投入和/或使用綠色技術(shù)從環(huán)境中收獲它的持續(xù)成本。

2. 作為他們設(shè)備的輸出，必須從設(shè)備中去除他們操作的熱浪費(他們的電子設(shè)備效率低下 )。有時這可以回收，但并非沒有額外設(shè)備的額外成本。

Vicor 參與了今年 DesignCon 上有關(guān) 48V 服務(wù)器的重要小組討論。請參閱 Rick Merritt 在EETimes上有關(guān)此主題的文章Google，Intel Prep 48V Servers。

一些小組成員討論了將監(jiān)管機構(gòu)放置在靠近處理器的位置所面臨的挑戰(zhàn)，Vicor 營銷和業(yè)務(wù)開發(fā)副總裁 Robert Gendron 強調(diào)了 Vicor 已經(jīng)取得的成就，例如“使用適合放置在處理器插槽附近的 3D 封裝”。

Vicor 工程師正在努力使穩(wěn)壓器更靠近處理器，因為他評論說，“未來的版本將使用更密集的封裝，可以放置在插座下”。

受人尊敬的小組成員包括 Google 電源組經(jīng)理 Neil O'Sullivan 和英特爾企業(yè)電源解決方案總監(jiān) David Figueroa。

當然還有許多挑戰(zhàn)需要解決，但 Vicor 已經(jīng)展示了一些非常有創(chuàng)意和可行的解決方案。

該公司還在設(shè)計的其余部分推廣 48V，而不僅僅是處理器。GPU、ASIC 或 DDR 也可以使用 50A 至 400A 分比式電源設(shè)計，這些電源設(shè)計使用可擴展的 PRM/VTM 組件以及 PI3020 數(shù)字控制器，如圖 8 所示。這樣的數(shù)字電源解決方案對于連續(xù)自適應(yīng)電源設(shè)計可處理這些需要電源快速響應(yīng)的重負載，以及通過可切換到不同架構(gòu)模式以在輕負載下保持高效率的自適應(yīng)電源快速改變輕負載條件。

零電壓開關(guān) (ZVS)/零電流開關(guān) (ZCS) 降壓穩(wěn)壓器也是 Vicor 產(chǎn)品組合的一部分，可為服務(wù)器中的低電流軌提供軌支持。

Vicor 的 100A+ VTM IC 具有 200A turbo 模式，這正是服務(wù)器處理器在多相設(shè)計中替換多個傳統(tǒng) DRMOS 和電感器級所需要的(參見圖 11)。它具有獨特的 ZVS/ZCS 諧振正弦幅度轉(zhuǎn)換器拓撲、高度集成的 3D 封裝，工作頻率為 1.5 MHz。無需超大功率設(shè)計，因為該 IC 具有自己的加速模式，可在長達 10 毫秒的周期內(nèi)提供 2 倍電流傳輸。。

Vicor 的 48V 直接連接到 CPU 可將 CPU 附近寶貴的空間占用減少 50% 以上，而不會降低性能，因為 PRM 和數(shù)字控制器可以放置在非關(guān)鍵板邊緣區(qū)域。這也有助于簡化 CPU I/O 布線，并且 VTM 的低噪聲減輕了對 CPU 或數(shù)據(jù)線附近有任何噪聲的擔憂。

效率呢?嗯，48V 直接到 CPU 的性能與 12V 到 1V 的傳統(tǒng)多相架構(gòu)相匹配。在傳統(tǒng)多相架構(gòu)中添加 48V 至 12V 級轉(zhuǎn)換器只會降低電源的整體性能。

因此，總的來說，48V 允許更少的布線、擁擠、成本、重量、I 2 R 損耗和能量存儲體積。這相當于功率損耗減少 16 倍，電容器體積減少 4 倍。

最后，讓我們使用 xy 近場掃描測試快速查看傳統(tǒng)多相設(shè)計與 Vicor 的 48V 直接到 CPU 設(shè)計中的輻射噪聲，這表明 VTM 性能與多相相比存在很大差異。