Vicor針對(duì)2022年電力市場(chǎng)預(yù)測(cè) 超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心將加速成長

預(yù)測(cè)1：快速處理巨量數(shù)據(jù)的需求將推動(dòng)超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心的成長
 

隨著處理器電流的增加，熱管理將是主要的挑戰(zhàn)。

Emergen Research最近發(fā)布的一份報(bào)告顯示，2022 年，全球超大規(guī)模計(jì)算市場(chǎng)將繼續(xù)在 2021 年約 1470 億美元的基礎(chǔ)上保持猛烈成長，預(yù)計(jì)到 2028 年，收入的年復(fù)合成長率將達(dá)到 27.4%。實(shí)現(xiàn)成長的重要推動(dòng)因素有很多，其中包括不斷成長的云端運(yùn)算工作負(fù)載、數(shù)據(jù)中心優(yōu)化、社群媒體平臺(tái)以及data-as-a-service數(shù)據(jù)即服務(wù)的出現(xiàn)。
高效能運(yùn)算 (HPC) 主要有三種應(yīng)用：人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí) (AI/ML)、超級(jí)計(jì)算機(jī)運(yùn)算以及超大規(guī)模運(yùn)算，每種應(yīng)用都有一系列特定的需求。
AI/ML 的目標(biāo)是透過巨量數(shù)據(jù)建立有意義的分析模型（即訓(xùn)練），該項(xiàng)工作的完成必須是可預(yù)測(cè)、可重復(fù)和超低延遲的。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，開發(fā)了專用處理器和運(yùn)算系統(tǒng)，例如 Nvidia DGX 和 Cerebras CS-2 系統(tǒng)。之前，這些平臺(tái)所使用的高效能處理器是采用 10nm 制程制造，現(xiàn)在它們正在向 7nm 甚至 5nm 制程發(fā)展。
這類處理器的核心電壓范圍在 0.8V 至 0.66V 之間，并且在穩(wěn)態(tài)電流超過 1kA、峰值電流超過 2kA 時(shí)，并正逐漸接近 0.34V。
在如此高的電流下，供電在管理 I2R 損耗的過程中至關(guān)重要。而在接近負(fù)載的位置提供電流倍增器進(jìn)行橫向供電，有助于降低 PDN 提升負(fù)載電流至500A，垂直供電則可進(jìn)一步降低PDN將負(fù)載電流提升至 1kA 以上。
對(duì)于超大規(guī)模云端運(yùn)算數(shù)據(jù)中心，影響設(shè)計(jì)的兩個(gè)主要因素是總體擁有成本和電源使用效率。在機(jī)架中使用 48V 配電，不僅可縮小機(jī)架空間，而且還能使用可擴(kuò)充的 48V 電池備援系統(tǒng)，其可消除大型不間斷電源。所有這一切都有助于提高機(jī)架密度，也就是說可提高運(yùn)算容量、改善總體擁有成本。
預(yù)測(cè) 2：數(shù)據(jù)中心營運(yùn)商仍會(huì)爭論選擇 AC 電源還是 DC 電源
DC 直流配電最重要的優(yōu)勢(shì)包括可消除大型 AC-DC UPS 系統(tǒng)以及無需擔(dān)心運(yùn)算負(fù)載分配的平衡等。但它也有其自己的缺點(diǎn)，比如除了少數(shù)高壓 DC 工程儲(chǔ)備人才外，沒有人能直接接觸高壓 DC 電源，以及為數(shù)不多能提供高壓 DC 生態(tài)系統(tǒng)組件（熔斷器和高功率斷開器等）的廠商。
現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心最常用的方法是將三相 AC 電源引入建筑物內(nèi)，然后將其分成三路單相 AC 線路，該 AC 線路由其自己的 UPS 系統(tǒng)備份。這種架構(gòu)不僅需要更高的前期基礎(chǔ)設(shè)施成本，而且還需要確保在三相之間均勻地分配工作負(fù)載。除此之外，還需要有有大量的人才儲(chǔ)備以及在執(zhí)行大型數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目方面擁有豐富專業(yè)技術(shù)的成熟供貨商合作伙伴生態(tài)系統(tǒng)。值得注意的是，無論選擇 AC 配電，還是 DC 配電，最終所有電子負(fù)載都是基于低壓 DC 電源工作。因此，與典型 12V DC 配電相比，使用 48V DC 配電優(yōu)化「最后一哩」應(yīng)用，將帶來降低功耗的巨大優(yōu)勢(shì)。此外，將 48V 直接轉(zhuǎn)換用于大電流 PoL（48V-PoL），還可進(jìn)一步降低功耗，從而將顯著簡化熱管理過載問題。該組合在將大部分可用輸入電源用于提供高密度運(yùn)算，以滿足更低總體擁有成本需求的過程中發(fā)揮了重要作用。