大数据+人工智能正在渗透着无数个行业，其对高性能计算需求日益增长。而数据中心是支撑计算服务的基础设施。用来传递、加速、分析、计算、存储数据信息。因人工智能的迅速发展，数据中心承担的数据吞吐量大幅提升，要求负载不断增加，提高数据中心尺寸和密度也变的迫在眉睫。以配电架构为例，当电源需求量增大时，传统的12V已不能满足终端产品对电力增加的需求，48V供电电压解决方案应运而生。事实上提高配电电压并非容易，电源模块专家Vicor公司通过高性能、高密度的模块化电源解决方案解决了电压提升的痛点。
低电压大电流需求带来的挑战
人工智能时代是追求算力的时代，然而算力的提升伴随的便是电流迅速的增长，而另一方面电压则是缓慢下降的过程。下图可见，2020到2021年，CPU、GPU、ASIC、FPGA等AI芯片的耗电明显上升，2021年AI芯片供电电流已达1200A，电压约达0.7、0.8V。Vicor高级现场应用工程师杨周解释说，这是因为代工巨头台积电、中芯国际都在提升晶圆的制程，由原来的12nm到3nm，晶体管的数量增多，单位面积加大，所带来的便是电流的增长，损耗的增加，当制程越小时，晶体管承受的电压越低，意味着XPU计算效率就会降低。这种趋势为电源设计带来极大的挑战。Vicor是如何应对低电压大电流需求所带来的挑战呢？
分比式架构去除最后一英寸，降低损耗，节省空间
分比式电源架构是Vicor的创新，其核心是将功率转换与稳压模块分成二部分，重点是第二级无需负责稳压，仅具功率转换功能，从而电源面积可以做到小而薄，位置可以放在侧面，布局在距CPU最近的地方，这样便去掉了最后一英寸。不仅如此，Vicor的垂直电源设计，将封装模块从原来的PCB板上直接贴到CPU的背面，不仅减少了额外损耗，还节省了PCB的空间，留出更多的位置给计算应用。
侧面摆放电源
以2020年英伟达加速卡为例，基于Vicor六个小电源模块解决英伟达700W电源需求。此卡采用侧面摆放电源实例，紧挨着GPU两侧的便是Vicor分布式架构的第二级功率转换模块，可提供600A/TDC持续电流，峰值电流可达1200A，而第一级稳压模块则可以距GPU远一些不影响效率。
垂直电源设计针对更高功率需求
Vicor DCM3635专为更高功率需求设计，高度7.5毫米，内部集成Vicor分比式架构中的两个部分，解决最极端的晶圆级CPU集群问题，直接输入48V。
GCM3330模块，高度4.1毫米，仅有第二级功率转换部分，贴在CPU下面，这种情况下相对于DCM3635模块简单，且节省空间。
新一代2.8毫米VTM3108模块，为标准系统，受众较多，灵活性强，且P角兼容，可自行根据需要选择侧面或垂直摆放，此系列产品已面世，满足不同客户对电流的需求。
12V到48V互转神器
虽然48V架构之路已经打开，但目前传统的数据中心仍有90%采用12V架构，或者在未来一段时间里两种架构仍需混搭使用。为解决这种过渡问题，Vicor可提供从12V到48V互转的方案。以NBM2317为例，该模块的输入和输出可以反向，而且外围线路不需要做任何的改变，效率可达98%，相比市场上其他电源模块有70%的功率密度提升。
高压直流方案和交流直流方案
上面提到人工智能的发展，对算力、功率的需求迅速增长。下图可见自2010年机架功率上涨明显，尤其2015年以后功率接近直线上升，2020年一个机架功率高达200千瓦，Vicor高级现场应用工程师杨周举例说明：“以前一个200千瓦可能需要几间屋子才容的下，现在要求200千瓦放在一个机架里面，这对于供电是很大的挑战。” Vicor用一些高功率密度的模块去重新摆放机架上的电源方案，或侧面或垂直层层平铺，可以省约出大量的空间，满足高功率密度应用需求。
重新部署AC/DC电源转换
Vicor的高压直流的电源模块BCM6135，输入380V直流电压，输出48V，此模块是分比式架构的典型应用；另外交流直流电源模块PFM9280，Vicor将单向改为三向交流直接供电，5000w功耗。在工业或汽车上均能得到广泛应用。
总结起来，Vicor在数据中心的三大类电源产品，包括被称为移除最后一英寸的48V母线电压架构产品、 48V和12V的桥接产品、高压直流电模块和AC/DC直流电模块完全可以应对如今数据中心对大电流低电压的需求。
坚持创新 前瞻布局
Vicor创办40年以来一直坚持创新发展，作为拥有170多项专利的全球电源模块技术公司，其始终走在配电网络、控制系统、组件、封装方面的最前沿。值得一提的是公司创始人兼CEO Patrizio Vinciarelli先生在2019年获得IEEE William E.Newell“电力电子杰出人物“大奖，得益于其在配电网络领域的众多专利，比如零电流、零电压的电源转换拓扑、分比式电源架构，充分利用电流倍增模块，使得在不足1V的电压下提供数百A的电流，Vicor亚太区市场经理孟令冲介绍说。
该公司早在2007年就开始倾心研发48V配电架构，如今相关方案已被谷歌、英伟达等巨头公司采用，并经过市场的考验，现已成熟。除数据中心外，工业、汽车、机器人、无人机、LED、轨道交通、ATE等领域都在朝48V方向推进，可以说48V时代已正式来临，作为生态链中的一员，Vicor有实力引领行业发展，推动生态完善。
