ICC訊 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?!暗碗妷捍箅娏鞯男枨螅瑢?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?!白孉I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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