「資料中心是世界上最大的功耗來源,光是美國,資料中心一年的耗電量就高達910億kw/hr,」Vicor電源元件部門副總裁Robert Gendron強調。當今資料中心的伺服器主要採用12V架構的電源供電,僅能提供約84%的轉換效率,其中佔整體伺服器功耗高達80%的CPU與記憶體仍不斷驅動越來越高功率的需求。

然而,當資料中心開始導入電信產業使用多年的48V配電系統,將面臨更高電壓轉換帶來的配電損耗。「在以更高電壓運轉時,你必須為這一轉換付出更多成本與尺寸上的代價。」Robert Gendron指出,當現有的12V匯流排必須攜帶48V的更高4倍電流,將導致較48V匯流排更高16倍的配電損耗。

為此,Vicor最新的48V Direct to CPU資料中心伺服器方案,為高電壓轉換帶來了高效率,能讓低電壓、大電流的CPU與記憶體直接從48V配電匯流排供電,從而在效率、尺寸與成本方面實現毫無配電損耗的轉換過程。

「這正是為Google打造綠色資料中心的伺服器方案,」Robert Gendron表示,其方式是「直接以48V輸入一階轉換,為CPU/GPU提供PoL電壓;而其中只需一顆電壓轉換模組(VTM)即可為CPU產生高達220A的電流,取代目前由6組轉換模組組成的12V多階轉換方案,為資料中心實現更高密度、高效率的48V解決方案。」

20160608 Vicor NT31P1 Vicor 48V直接到PoL資料中心伺服器解決方案以4個關鍵元件(PRM、VTM、數位控制與電感)取代傳統多階轉換方案

儘管48V等高電壓轉換系統的初次取得成本較高,但其效益在於營運成本以及隨時間進展所取得的投資報酬(ROI)。Robert Gendron解釋,「如果你能讓轉換器的尺寸做得更小,就能讓電動車(EV)或飛機增加續航力或飛行里程,讓營運資料中心更省錢,長期來看將更具成本效益。」

理論上,雖然較高電壓的系統更具優勢,只要符合低於60V的「安全特低壓」(SELV)標準操作都能帶來降低損耗的好處,但取決於應用屬性及其電源需求,仍需搭配不同的電壓系統。例如,48V架構更適於工業系統、辦公室照明等大型系統,以及搭載大型電池的EV與飛機等需要省電且重量輕的應用。而現有生態系統已臻於成熟的12V架構,將持續作為電腦運算的專屬系統,以因應其風扇與主板的特定需求。

相較於競爭對手,Vicor為其電源模組實現更高效率與密度的秘訣就在於其獨特的拓撲與封裝技術。Robert Gendron強調:「Vicor開發電源模組的方式就像半導體公司製造晶片一樣。我們先在電路載板(panel)上塑模電源模組,然後再進行切割,如同晶片公司從晶圓上切割出IC。無論所需的電源模組大小,都可以用這種有效率的方式生產,這讓我們得以持續擴展規模,從而降低成本。」

有趣的是,就像半導體晶片隨製程節點微縮一樣,Vicor整合電源模組的途徑也有其能效基準:電源模組產品的電源與密度每兩年提高20%。