單臺服務器機架的功耗正逼近1MW大關。隨著由大量GPU構成的AI服務器迎來爆發式增長，數據中心的電源設計正面臨著一場根本性的變革。多年的行業標準——48V直流（48VDC）輸配電方式已逐漸接近物理極限，業界正在加速向高壓直流（HVDC）系統轉型。本文將探討這一轉型背后的技術必然性，并闡述下一代電源架構的應用方法路徑。
AI功耗爆增：
48VDC正面臨物理壁壘
全球各地正在掀起新一輪數據中心建設熱潮，為更大程度地提升每平方米的算力，服務器機架正朝著高密度化方向發展。其核心在于AI處理中不可或缺的GPU。
圖1：預計到2030年，全球AI服務器的耗電量將超過800TWh，接近1000TWh。出處：國際能源署（IEA）
解決方案就在歐姆定律中：
提高電壓即可降低電流
減少電流的方法其實很簡單——那就是提高電壓。在功率保持不變的情況下，電壓越高則電流越小。當在800V電壓下供應1MW的電力時，所需電流將驟降至1,250A。由于母排損耗與電流的平方成正比，因此，從48V升至800V可使功率損耗降至原來的約1/278。
在這種情況下，目前業界已浮現出兩種HVDC架構作為主要候選方案。
兩種方式均屬于“高壓直流（HVDC）”范疇，但所采用的半導體和電路結構不同。對于設計工程師而言，必須在理解這些差異的基礎上對系統進行優化。
HVDC改變電源電路：
SiC和GaN所發揮的作用
一旦電壓架構發生變化，電源電路的設計也將從根本上發生改變。在HVDC系統中，轉換效率即使微幅提升，都具有舉足輕重的意義。僅需將1MW機架的轉換效率提升2%?3%，便可節電20kW?30kW——這相當于一棟中型辦公樓的整體耗電量。
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提高效率的關鍵在于采用了SiC（碳化硅）和GaN（氮化鎵）的下一代功率半導體。與以往的Si功率器件相比，這些寬帶隙半導體的開關速度更快，損耗更低。
實現示例：適用于800VDC的
電源單元電路結構
ROHM已經完成了針對800VDC和±400VDC等HVDC電源的、經過功率優化的電路和系統的仿真。具體的實際應用示例如下：
圖3：ROHM提供的支持800VDC和±400VDC的電源系統解決方案?？筛鶕眯枨筮x擇Si功率MOSFET、SiC功率MOSFET及GaN HEMT
圖4：適用于800VDC用電源側機架及服務器機架的ROHM電源單元（PSU）示例。電源側機架用PSU由維也納整流電路和隔離型三相LLC諧振轉換器構成。服務器機架用PSU則由隔離型三相LLC諧振轉換器構成。主要特點在于高轉換效率和小型化
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