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48V方案,Vicor为人工智能注入源源不断的动力

2018-07-11 14:50 来源:Vicor 编辑:电源网

在人工智能受到全球关注时,随着NVIDIA对最新48V GPU服务器和板卡的发布促使48V电源方案需求呈几何式爆发增长,高端应用转向48V已成定局且进入商用化阶段。Vicor耕耘的 48V方案更进一步巩固了行业地位,得到认可和关注。

众所周知人工智能是通过一套学习算法让机器自己产生行为决策,GPU成百上千的计算单元运算量非常庞大,需要耗费大量电流,电流需求的增大对电源模块也提出了新的挑战,相对于传统的12V方案,功率容量、配电损耗、电源插座对电流的承受能力等方面都面临挑战,而Vicor 48V方案解决了设计者的后顾之忧。

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48V直接完成对负载点的单级转换,转换为 GPU/XPU 1V或更低的内核电压。与传统12V方案相比,采用48V配电能极大提高系统的功率容量,而且可以获得更高的功率密度,服务器机架可获得的优势包括减少铜箔、降低配电损耗、缩小连接器尺寸以及提高整体电源效率。

Vicor的48V方案使得电源模块最靠近负载放置,线路损耗极大的降低,动态响应提高。Vicor特有的拓扑结构使得模块的噪声低,动态响应极好,使得靠近GPU放置成为可能。

就持续400W的GPU而言,传统方案需要多相并联来满足电流增大的需求,据统计至少需要20相,这么多相电源的控制和布板是一个极大的挑战,而线路的感抗和阻抗也会影响响应速度和功耗,下图Vicor的方案(三个黄色显示模块)完美的解决了这些问题。

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图1 48V服务器/板卡应用示例

MCB/MCD电流倍增器

在48V构架下有几款模块不能不谈,第一款即是MCB/MCD芯片组,用于高性能 GPU、CPU 和 ASIC (“XPU”) 处理器的模块化电流倍增器。 PoP MCM 不仅倍增电流还可为靠近 XPU 的 48V 电源分压至所需的较低电压,实现更高的XPU性能。有了可置于靠近大电流处理器放置的电流倍增技术,PoP MCM 克服了传统的12V系统性能提高的障碍。配电效率和系统密度的提升超越了传统的无电流倍增功能的12V 输入多相电源稳压器的限制。电流倍增器是一项支持耗电极高的人工智能 (“AI”) 处理器和 48V 自动驾驶系统的关键技术。

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图2  Vicor MCM/MCD产品

会议中Robert先生为我们介绍了总功率为10KW的NVIDIA-DGX2服务器。其内置16块SXM3 GPU板卡。每个GPU由1个MCD和2个MCM组成,除此之外还包括Vicor的PRM和VTM方案也用于系统中的Intel CPU和交换芯片供电。可以看到Vicor在这个方案中提供全套化48V解决方案,电路板面积极大的减少,系统设计极大简化,实现很高的整体转换效率。

NBM:12V---48V转换器

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另一个不得不提的是12V至48V非隔离式升压转换器,此转换器为仍然采用传统12V配电的数据中心主板提供快速高效的48V高性能GPU支持。

2317 NBM 能够以超过 98% 的峰值效率将12V电压转换为48V。NBM (NBM2317S14B5415T00) 提供一款完整解决方案,既不需要外部输入滤波器,也不需要大型电容器,使用 ZVS 和 ZCS 实现 2 MHz 的开关频率,具有较高的动态响应和较薄的高度。将12V直接高效升压至48V,可以直接支持最新的Nvidia 48V GPU的人工智能应用。不需要等待服务器整体采用48V架构才有机会体验到最强大的48V GPU服务器的性能。

BCM母线转换器

母线转换器模块 (BCM) 阵营新增一款固定比率超高电压母线转换器(UHV BCM),BCM 是无人机、水下机器人、配电系统及3相交流前端等各种应用的理想电源组件。此外,BCM 还可用作隔离非稳压前端,随后其可在分比式电源架构下提供大量的 Vicor ZVS PoL 降压及升降压稳压器或 PRM 及 VTM。

48V系统中数据中心外的其它广泛应用

除了48V数据中心应用,Vicor电源在铁路、无人巡检机、LED照明和物流小车等方面都有出色表现。

铁路:笔者之前以为Vicor最广泛的应用是在数据中心端,但此次了解到铁路实际是第一大应用。列车的应用环境极为苛刻,高压,电网波动,高振动等环境因素给系统带来极大的可靠性隐患,Vicor在此环境中占有重要的份额,在控制、执行、照明和通讯等单元都有Vicor产品。

物流小车: 物流小车大都为电池供电,因此对高效、小体积尤为关注,而Vicor的优势在此应用上完美体现。在刚刚结束的物流展中Vicor方案在客户物流小车中进行了展示。

无人机: Vicor小体积,高效高密度的模块非常适合在无人机中使用。从系留无人机到旋翼到固定翼无人机,Vicor都有非常成熟的应用。根据不同的输入电压,Vicor能够支持28V-800V的无人机供电系统的应用。为了提高有效载荷能力,无人机对重量要求极为苛刻,所用电源必须尽可能轻,而Vicor 的600W DCM模块仅为39g。

通过此次会议,笔者对Vicor的应用有了更深的了解,总结为一句话:Vicor作为市场的拓荒者,一直坚定地不断开拓创新,而市场也给Vicor一份回报。

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