數(shù)據(jù)中心電源架構(gòu)

國際能源署（IEA）的數(shù)據(jù)指出，2023年NVIDIA芯片的電力消耗已達7.3TWh，預(yù)估至2026年，這一數(shù)字將飆升至2023年的十倍。相較于傳統(tǒng)服務(wù)器電源96%的轉(zhuǎn)換效率，AI服務(wù)器電源需達到97.5%-98%的高標(biāo)準，以降低能量損耗并支撐更高功率密度的GPU。

AI模型與GPU技術(shù)的迭代促使AI服務(wù)器電源的功率密度不斷提升。以H100服務(wù)器機架為例，10.2kW的功率需要配備19.8kW的電源。NVL72機架的120kW功率則要求198kW的電源模塊。AI服務(wù)器電源的功率密度可達100W/in3，遠超普通服務(wù)器電源的50W/in3。

數(shù)據(jù)中心三級電源轉(zhuǎn)換

圖源：MPEL

UPS

即不間斷電源（Uninterruptible Power Supply）是一種含有儲能裝置的不間斷電源。當(dāng)市電輸入正常時，UPS將市電穩(wěn)壓后供應(yīng)給負載使用，此時的UPS就是一臺電穩(wěn)壓器，同時它還向機內(nèi)電池充電。當(dāng)市電意外中斷時，UPS立即將電池的直流電能，通過逆變器切換轉(zhuǎn)換的方法向負載繼續(xù)供應(yīng)電能，使負載維持正常工作并保護負載軟、硬件不受電網(wǎng)波動而造成損壞。

AC/DC（powershelf）轉(zhuǎn)換器

將電網(wǎng)的交流電轉(zhuǎn)換為適合服務(wù)器使用的50V直流電。AC/DC電源模塊包含電源模塊（PSU）和電源管理控制器（PMC）。

PSU（電源供應(yīng)單元）：PSU負責(zé)將來自電網(wǎng)的交流電（AC）轉(zhuǎn)換為伺服器電子組件所需的直流電（DC）。PSU的效率很關(guān)鍵，它會直接影響整體的能源消耗和散熱需求，高效的PSU可以延長DC電源的壽命，并降低因為電源問題導(dǎo)致的服務(wù)器停機時間。

PMC（電源管理控制器）：用于管理和優(yōu)化服務(wù)器電源的控制器。PMC通過監(jiān)控和調(diào)整服務(wù)器電源的供應(yīng)和消耗來實現(xiàn)最佳的電源管理，以提高服務(wù)器的能效和性能。

DC/DC轉(zhuǎn)換器

進一步將50V直流電降至芯片可接受的12V、5V、3V3和0.8V等，DC/DC電源的難點在于如何盡可能降低板路損耗。因為采用7nm甚至更先進的制程的CPU或者GPU，核電壓通常采用1V或0.8V的額定電壓供電，供電電流往往超過1000A，高電流使主板損耗大量熱量。因此DC/DC轉(zhuǎn)換器最近的技術(shù)趨勢是供電模式會從原本水平供電，走向“背后供電”。即原本的電源模組圍繞在GPU晶片的周圍，為了縮短距離，電源模組改放到芯片正下方來供電，距離縮短成僅是PCB板的厚度，從數(shù)十mm縮短至1、2mm。

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