1981年成立的Vicor，今年恰好是不惑之年。

子曰：四十而不惑。如今，四十歲的Vicor從容堅定，不為紛繁復(fù)雜的現(xiàn)象所迷惑，不為短期的壓力所動搖，始終堅持自我，注重創(chuàng)新。立足于美國馬薩諸塞州安多弗的小鎮(zhèn)，Vicor每年的研發(fā)費用投入多達營收的16%，在四十年間，申請170多個專利，在配電網(wǎng)絡(luò)、控制系統(tǒng)、組件、封裝方面均有創(chuàng)新。

隨著現(xiàn)有12V配電架構(gòu)已不能滿足終端產(chǎn)品對電力增加的需求，未來機柜內(nèi)母線電壓向效率更高，成本更低的48V轉(zhuǎn)變的方向日益明顯。其實早在2012年，Vicor便與谷歌合作開始建設(shè)第一代48V供電架構(gòu)，機柜級采用48V，但仍采用12V輸入的服務(wù)器主板。作為數(shù)據(jù)中心48V直流供電系統(tǒng)應(yīng)用的先驅(qū)企業(yè)——電源廠商Vicor，早已在48V領(lǐng)域深耕多年，在市場發(fā)生劇變之前，其產(chǎn)品已經(jīng)在市場上得以應(yīng)用。并且經(jīng)過市場檢驗，優(yōu)化，已完成自我迭代，進化成為相當(dāng)成熟穩(wěn)定的產(chǎn)品。

機會留給有準備的人

Vicor的電源系統(tǒng)創(chuàng)新的四大支柱是創(chuàng)新的架構(gòu)（分比式電源架構(gòu)），先進的電源拓撲，控制系統(tǒng)，還有獨特的封裝系統(tǒng)。

Vicor的48V架構(gòu)稱為FPA(Factorized Power Architecture)，由兩部分構(gòu)成。前端為采用升降壓拓撲結(jié)構(gòu)的預(yù)穩(wěn)壓模塊(PRM)，后端為采用專利正弦幅值變換器(Sine amplitude converter)的電壓變壓模塊(VTM)。VTM采用零電壓、零電流的軟開關(guān)技術(shù)，具有領(lǐng)先的功率密度，并且其噪聲比傳統(tǒng)的12V VR低一個數(shù)量級，因此可以放置在非?？拷麮PU的地方，進一步減少電源輸出端到CPU電源引腳間的功率損耗。

48V已經(jīng)被市場所接受，這是一個非常明確的轉(zhuǎn)變趨勢。比如今天的OCP，中國標準天蝎計劃，以及汽車領(lǐng)域的許多標準，48V已經(jīng)越來越多地出現(xiàn)在這些行業(yè)標準中。未來，我們能夠看到48V會在包括云計算、高性能計算、AI等領(lǐng)域里面出現(xiàn)。Vicor有遠見，也有運氣，很早就進入了48V領(lǐng)域里面。

Vicor高級現(xiàn)場應(yīng)用工程師楊周介紹說：“Vicor電源產(chǎn)品在數(shù)據(jù)中心方向分為三大類，第一大類是跨越板上最后一英寸，就是給智能機器人CPU、GPU核心供電。第二大類是48V和12V的橋接，這個涉及到兩個系統(tǒng)之間的過渡，所以有這樣一個橋接的模塊。第三大類是高壓電直流電模塊和AC/DC直流電模塊?！?

從數(shù)據(jù)上說話，從2000年至2020年、2021年，CPU、GPU和AI芯片靠電明顯迅速上升，這個趨勢很明顯，為什么呢？其實就是因為大家都在追求算力的提升。只有算力提升，CPU的性能才能最先進，算力的提升伴隨著電流迅速增長，對應(yīng)的靠電電壓就緩慢下降。在2020年、2021年的交接點，電流大概在1200A，靠電電壓大概在0.7、0.8。臺積電、中芯國際都在提升vifer的制程，這樣對應(yīng)的晶體管的數(shù)量會越來越多，單位面積非常多，對應(yīng)的電流增長，制程越小，對應(yīng)的晶體管承受的電壓率越低，未來這個趨勢還會持續(xù)往下走。在這種情況下，我們可以看到低電壓大電流的需求，對我們電源設(shè)計的挑戰(zhàn)未來會持續(xù)存在，而且會越來越具有挑戰(zhàn)性。

兩大方案解決電源設(shè)計新挑戰(zhàn)

伴隨低電壓大電流的挑戰(zhàn)，我們發(fā)現(xiàn)PCB空間的局限性，隨著性能的發(fā)展，產(chǎn)品會要求在PCB板子不變，或者縮小的情況下，提升幾倍性能。比如OEM卡上，CPU和兩個connector占據(jù)了一半的空間，留給電源設(shè)計的空間和其他器件空間非常小。如果提高速度與算力，除了CPU之外，拼的就是內(nèi)存，內(nèi)存越大速度越快，所以這個板能放下其他的器件就少了。

楊周認為在12V傳統(tǒng)的電壓架構(gòu)，比如服務(wù)器的板子，它的CPU旁邊會有12V，下面再加上個大電感，這個儲能能不能做得很小，或者說供電轉(zhuǎn)化模塊能不能做到非常小，非常薄，這很重要。Vicor創(chuàng)新地解決了距離CPU到負載點的損耗問題。在原來的PCB板子上，直接把供電轉(zhuǎn)化模塊貼到CPU上面去，這樣的Last inch（最后一英寸）就去除了，也就不用擔(dān)心損耗了。

楊周進一步指出，高速互聯(lián)芯片需要一些連接器。CPU集群的設(shè)計方案，這個CPU集群是一個Vifer水平的CPU集群，一個12英寸的Vifer，這個Vifer晶圓不去切割，它在Vifer上把所有的CPU內(nèi)存都做在了上面，它把整個Vifer當(dāng)作了一個服務(wù)器集群，這樣的好處是什么呢？CPU的互聯(lián)更方便了，高速互聯(lián)芯片的傳輸更快了。在這種情況下，我們的電源設(shè)計怎么辦？其他的器件放哪里了呢？每一個CPU都需要電源轉(zhuǎn)化300A，這種情況下大家可以很明顯看到未來對PCB空間的限制對于電源設(shè)計是一個巨大的挑戰(zhàn)。

在低電壓大電流，PCB空間受限的情況下，Vicor模塊化的電源方案能夠在這兩個方面給出完美的方案。楊周解釋道，第一個是Lateral電源方案，分比式電源架構(gòu)的第二級，大家看到這里有三個模塊，前面小的是第一級，可以放的很遠，或者靠邊去都沒有問題。但第二級功率轉(zhuǎn)換部分，我們的輸出端是低電壓大電流，輸出端貼在CPU的旁邊，如果這個板子上面CPU還有空間，我就貼在CPU旁邊最近的地方，這樣的情況下可以盡量地減少last inch，占用空間非常小。第二個是垂直電源方案，如果板子上沒有多少空間，CPU旁邊放不了器件，就可以采用Vicor的這個方案。將電源模塊封裝在一起，貼在CPU的對面，既節(jié)省空間，最后一英寸也沒有了。

完美互轉(zhuǎn)48V和12V的橋接模塊NBM2317

現(xiàn)在我們可以看到48V是方向，但是現(xiàn)在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心里面，90%的服務(wù)器仍是12V，發(fā)展得最快的是AI芯片OAM卡、NVIDA加速卡，包括整體AI邊緣計算的服務(wù)器，它的功率密度特別高，已經(jīng)升級到48V。但是現(xiàn)在的48V邊緣計算和傳統(tǒng)的機房還要一起用，還要混搭，比如像英特爾CPU搭配NVIDA加速卡經(jīng)常會用到，所以12V和48V需要中間轉(zhuǎn)化的一個模塊。

有可能需要12V升壓到48V，有可能由48V降壓到12V。在這種情況下，Vicor提供了很好的解決方案，就是模塊NBM2317。它的輸入和輸出可以反向，比如你給它48V的輸入，會自動輸出12V，如果在輸出端給12V，另外一端會自動出48V。這個過程中外圍線路不用做任何改變，升壓也好，降壓也罷，效率可以做到98%。這個功率密度特別高，可以對現(xiàn)在市場上其他電源模塊有70%功率密度的提升。英特爾的OAM加速卡上面就用到了NBM2317，48V轉(zhuǎn)12V，750瓦，Vicor很快也將推出1000瓦的產(chǎn)品。

優(yōu)秀的高壓電直流電模塊和AC/DC直流電模塊

從數(shù)據(jù)看市場的情況，我們看到的問題是整個機架服務(wù)器之間的功率遇到了挑戰(zhàn)。雖然從2000年至2010年基本上沒有什么變化，一直保持在10千瓦左右，但是從2010年開始，機架功率猛地往上漲，尤其是2015年以后。到了2015年這個時間節(jié)點，包括CPU、GPU、AI芯片的需求迅速增長。2020年可以看到機架功率高的能達到200千瓦。在這么大的功率需求情況下，按照以前，一個提供200千瓦的機器可能幾間屋子都放不下，現(xiàn)在卻要求200千瓦都放在一個機架里，這對于供電絕對是個很大的挑戰(zhàn)。

在這種情況下，Vicor希望用一些更高功率密度的模塊去重新擺放這個機架上的電源。傳統(tǒng)的電源方案還是CRPS電源，它的功率密度提升的慢，但是用Vicor電源，可以在機架里一層一層去平鋪模塊，它占的體積很小，或者放到機架的側(cè)面，其他大的空間留給算力去應(yīng)用，或者放在機箱里面，散熱效率好，這個模塊鋪在一起，占的體積空間是非常小的，Vicor相信這樣的解決方案能夠在未來流行。Vicor提升模塊的功率密度，給整個計算系統(tǒng)留更多的空間做其他的算力，讓更小的空間提高更高的功率。

Vicor與其他廠家的解決方案有兩個差別。楊周介紹說，一個是高壓直流的電源模塊。Vicor輸入的是380V直流，輸出的是48V叫BCM6135，這個其實也是我們對Vicor分比式電源架構(gòu)的典型應(yīng)用，它是第二級，是固定比例轉(zhuǎn)化模塊。一個是交流直流電源模塊。Vicor認為現(xiàn)在傳統(tǒng)的交流還是單向的方案，220V轉(zhuǎn)12V轉(zhuǎn)48V，但其實在這樣高功率密度的情況下，不應(yīng)該再用單向的220V，而應(yīng)該是三向的交流電直接給過去，這樣才能達到高功率密度。在這個情況下，Vicor推出了一款產(chǎn)品PFM9280，PFM9280其實是5000瓦的功耗，92 mm×80 mm×7.5mm，相當(dāng)于一個iPad大小。Vicor不斷提升模塊的功率密度，給整個計算系統(tǒng)留出更多的空間做其他的算力，讓更小的空間達到更高的功率。

未來48V將廣泛出現(xiàn)在工業(yè)、機器人、無人機、LED、汽車、數(shù)據(jù)中心、軌道交通、ATE等領(lǐng)域，并且隨著谷歌宣布加入OCP，極大促進了48V產(chǎn)業(yè)鏈的生態(tài)完整，表明數(shù)據(jù)中心供電架構(gòu)在穩(wěn)步朝著48V的方向前進。我們已經(jīng)看到很多國內(nèi)服務(wù)器廠商已經(jīng)推出了關(guān)于48V直流輸入的服務(wù)器驗證機。

Vicor正通過成熟的高性能、高密度的模塊化電源解決方案，幫助市場解決48V供電的問題。相信2021年，Vicor將迎來屬于自己的黃金時代。正如Vicor中國銷售總監(jiān)、數(shù)據(jù)中心及超級計算負責(zé)人陳新軍所說，Vicor會是一個有益的推動者，不管是在數(shù)據(jù)中心，還是在汽車等的各個行業(yè)，Vicor都會不遺余力地貢獻自己的技術(shù)。Vicor將不斷向外擴展，讓世界聽到自己的聲音。