隨著伺服器與人工智慧 (AI) 市場的快速成長，每組機櫃的能耗需求正從 100kW 攀升至超過 1MW。此能耗增長迫使設計人員必須從根本上重新構想整個資料中心的供電路徑，從電網端直到處理器閘極。
雖然 48V 供電架構在數年前被視為「下一個重大挑戰」，但若將 48V 配電系統用於 1MW 機櫃，將需要近 450 磅的銅材來維持配電損耗，無論在重量或成本上都難以持續。如今，TI 的電源管理與感測技術已能實現高達 800V的直流架構。這就是我們與 Nvidia 合作共同開發 800V 高電壓直流配電生態系統的原因，以滿足持續增長的運算需求與電力供給。
800VDC 配電
高壓電源轉換是未來 AI 資料中心供電架構的核心。氮化鎵 (GaN) 等技術可實現這些系統的高功率密度與轉換效率。
此外，要確保 800VDC 系統的安全運作，需要具備高電壓感測、保護電路和安全隔離。如 图 1 所示，800VDC 高電壓系統架構需要固態繼電器、高電壓熱插拔、用於備援電池模組與中央電池組的高精度電池監控器、隔離式閘極驅動器、隔離式電流感測器和電壓感測器等產品和技術。
图 1. 800V 高電壓直流系統架構
此類系統架構能為資料中心提供高可靠性、高能源效率的電力分配方案。
新一代 AI 處理器
除了高壓直流配電系統外，要提升 48V 與處理器供電層級的功率密度與熱管理效能，還需要更多創新技術。從根本上說，雖然功耗需求不斷增加，但機櫃與托盤的尺寸並未隨之增大。因此電源解決方案必須朝更高密度與更高效率的方向發展。
TI 的 100V 中電壓 GaN 技術可協助支援 48V 朝更高效率與密度的趨勢，實現更高整合度、更高效率，並縮小整體解決方案尺寸。我們整合式 GaN 解決方案簡化了以往較複雜、高密度與高效率的中間匯流排轉換器架構。
要處理當今系統超過 1,000A 的電流需求，必須採用高頻多相處理器供電方案。TI 的高性能雙極性互補金屬氧化物半導體 (CMOS) 雙擴散 MOS (DMOS) 電源製程技術，可實現更精簡的多相處理器供電設計。在此領域，TI 正與 Nvidia 密切合作，共同定義下一代多相解決方案的需求，以支援超過 1MW 的機櫃發展趨勢。
結論
隨著技術演進與需求日益複雜，TI 與 Nvidia 的合作將為未來系統提供整合式高性能解決方案，結合世界級的能源與 AI 專業知識，推動真正具有變革性的技術進步。
其他資源
• 進一步了解我們的資料中心與企業運算解決方案。
• 觀看我們的「資料中心供電：從電網到閘極」影片。
• 查看 Nvidia 的部落格文章「Nvidia 800 V HVDC 架構將為下一代 AI 工廠供電」。
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