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Vicor以12V/48V雙向電源轉換器滿足AI資料中心需求

  • DIGITIMES企劃

人工智慧的快速興起,不僅推升處理器的功率,以支援更強大的運算需求,同時也加速了資料中心電源架構的變革。然而,在業界從既有的12V朝48V架構移轉的過渡期間,為了滿足伺服器機架中12V與48V並存的需求,電源模組業者Vicor日前發布最新的雙向12V/48V電源轉換器,能以優異的效能與成本優勢,協助客戶掌握此趨勢,快速開發出新產品。

Vicor應用工程師楊有承表示,目前資料中心伺服器雖仍以12V為主,但在Google推動下,已開始有少量朝48V移轉。不過,隨著近來AI應用的興起,NVIDIA最新的Volta 100處理器以及DGX-2叢集系統等高階產品都開始支援48V,這使伺服器ODM業者必須能快速移轉至48V架構,才能掌握AI興起帶動的新一波資料中心商機。

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Vicor應用工程師楊有承。

雖然從佈線複雜度、電源轉換損耗、佔位空間等方面來看,48V架構的效益是顯而易見的,然而,傳統12V架構已發展成熟,業者對其設計也非常嫻熟,要在短時間內導入全新48V架構有困難度,需要學習時間,業者也往往不敢冒然改變。

在現有的12V架構中為48V GPU供電

因此,最快的方法是資料中心仍維持既有的12V架構,但人工智慧GPU部分,則透過12V轉48V升壓的方式,另提供一條電源為GPU供電。而Vicor新發布的2317 NBM(非隔離式匯流排轉換模組),便是為了滿足此一需求所設計的。

楊有承解釋,2317 NBM採用23 x 17 x 7 mm表面黏著封裝,是一款雙向轉換器,不管是在輸入為12V,輸出為48V應用下,還是在輸入為48V而輸出為12V應用下,均可穩定提供750W的功率,帶來超過98%的峰值效率。

「也就是說,利用我們的NBM模組可在既有資料中心電源維持不變的情況下,使用最新的48V GPU,把廠商架構轉換的風險降至最低。」

相較於傳統利用多顆離散元件,以多相升壓方式來實現12V轉48V的需求,NBM模組有許多的優勢。首先,傳統方式不僅需要多顆離散元件,佔位面積大,而且效率至多僅93%。若以一張GPU顯示卡300W功率,AI應用需要8張顯示卡,功率為2.4KW來計算,其損耗會高達約168W。這代表著系統熱源上升,必須額外的散熱設計,增加成本。而Vicor的NBM效率高達98.1%,損耗僅為傳統設計的三分之一,可顯著降低電源成本。

此外,NBM的工作頻率為1.7 MHz,遠高於一般的200 KHz,僅需6~8顆外部元件即可,而且瞬態響應更快。另一個顯著差異是,傳統是以PWM方式升壓,為硬開關切換,易造成EMI問題,需外加過濾器來解決。而NBM採用SAC(正弦振幅轉換)架構,沒有EMI雜訊問題,無需擔心高速線路受干擾。

因此,相較於傳統設計,NBM可顯著簡化設計、降低成本,並縮短設計時間,協助業者快速回應市場的需求,才能掌握商機。

另一方面,NBM是雙向轉換器,除了在既有的12V架構中為48V GPU供電的應用之外,也能在48V架構中,利用NBM降壓,以12V為風扇、硬碟、或CPU等子系統供電。NBM的另一種可能應用是,可為新型混合動力車中的12V/48V雙電池系統,提供雙向性的充放電功能。

楊有承總結說,Vicor是48V直接至負載點(PoL)電源的領導廠商,擁有堅強的業界實績。對於欲完全朝48V移轉的業者來說,我們的48V-PoL解決方案可提供絕佳的優勢。而若需要採12V/48V共存的過渡期設計,不管是升壓至48V為GPU供電,或是降壓至12V為既有子系統供電,2317 NBM都是最理想的選擇。

[Vicor應用工程師楊有承先生,即將於8/9舉辦的2018電源技術開發應用論壇中發表更多關於雙向直流電源12V↹48V轉換模組的相關細節,活動完全免費,名額有限,歡迎立即報名參加 : http://www.digitimes.com.tw/seminar/DForum_20180809/。]

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