解读数据中心供电谷歌48V架构布局

会上发布的效率对比。特别指出，在采用48V的供电架构，路径上的损耗将更进一步减少。

　　从上表的参数我们可以计算得到，采用48V供电的总体损耗为7.9%，而采用12V传统架构的损耗为10.7%. 损耗减少超过30%。

　　Vicor的48V架构称为FPA（Factorized Power Architecture），由两个部分构成。前端为采用升降压拓扑结构的预稳压模块（PRM），提供稳定的Vf母线电压，输出电压会根据负载的变化快速响应。后端为采用专利正弦幅值变换器（Sine amplitude converter）的电压变压模块（VTM），将Vf母线电压转换到负载点电压，其工作特性为理想变压器，可以将能量存储在高压侧电容，从而极大减少负载点的大电容。VTM采用零电压、零电流的软开关技术，工作频率高达2MHz以上，具有领先的功率密度，Intel实验室的测试表明，其噪声比传统的12V VR低一个数量级，因此可以放置在非常靠近CPU的地方，进一步减少电源输出端到CPU电源引脚间的功率损耗。

　　采用AC-12V-1V的方案不管是PSU整流模块的效率，还是服务器主板上的传输损耗，以及降压POL电源的效率都低于采用AC-48V-1V的供电架构，采用12V母线架构下12KW整机柜仅在传输损耗上就达到了440W，占了将近4%的能耗。12KW的机柜在12V输出下电流高达1000A，因此即便1毫欧的传输阻抗都会带来1KW的能耗（当然也可以通过采用更大尺寸的铜排来降低传输阻抗，但会带来更大的体积以及更高的成本），而同样的负载功率下采用48V供电架构，电压提升了4倍，电流降低为原来的四分之一，传输损耗得到很大降低。

　　下图可以看到传统的方案和Vicor FPA方案的一些简单对比情况。

　　因此对于大功率的整机柜，如果仍采用12V的中间母线架构，会带来很大的传输损耗，如果单机柜功率在8KW以内，损耗的问题还不太明显，但如果机柜功率达到了12KW以上，这个传输损耗问题就会变得比较严重，而48V母线架构可以支持单机柜功率高达30KW以上，具有很好的未来扩展性并大大降低了传输损耗。

　　随着高性能计算，以及GPU等应用发展，未来的服务器功耗将不断增加，如果单机柜功率在10KW以下，12V母线还能勉强应对，但随着机柜功率的不断增加，12V母线带来的损耗，以及压降将成为难以承受之重，因此未来机柜内母线电压一定会往48V方向发展，特别是在HPC等高性能计算场合。

　　随着谷歌公司宣布加入OCP，并且将其48V贡献给OCP的消息一经发布，马上有知名芯片厂商宣布对48V到POL负载点的支持，并且发布相应的芯片。这一消息已经极大促进了48V产业链的生态完整，表明在数据中心供电架构上在稳步朝着48V的方向前进。 我们已经看到有国内服务器厂商已经推出了关于48V直流输入的服务器验证机，相信随着谷歌加入OCP促进这个产业生态的发展，将来会有越来越多的服务器及网络设备等支持48V的整机柜生态。

　　最后，我们将有可能在数据通讯领域看到如下的电源发展趋势。