算力中心电源系统高密度集成技术.pdf

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1、算力中心电源系统高密度集成技术吴 红 飞南京航空航天大学2025-112025第七届中国数字电源关键元器件应用创新峰会All Right Reserved-2-大数据、高算力促进AI产业爆发，伴随用电需求大幅增长国务院于2025年8月印发关于深入实施人工智能+行动的意见全球范围内大模型数量持续增加162Dec 2022400+Dec 20231328*Jun 2024*数据来源：CAICTs White Paper on Global Digital Economy（2024）全球AI算力中心电力需求猛增单次训练电量全球数据中心电力消耗数据中心耗电占全球电量1100MWh1.1GWh3.64E

2、,GPT-3268E,GPT-44600GWh202220,000GWh20301.5%20225%2030高效电力供应是算力的基石和底座，是算力潜能释放的关键AI+：科学技术、产业发展、消费提质、民生福祉、治理能力、全球合作All Right Reserved-3-电网UPSAC/DCDC/ACAC/DCDC/DC12V母线母线DC/DCDC/DCDC/DCPSU主板电源PSUAC/DCDC/DC48V母线母线(40-60V)电网CPUDDRGPUGPUDDR机架服务器机柜主板UPS数据中心电源系统架构演变数据中心12V母线供电架构数据中心48V母线供电架构48V供电架构：更低PDN损耗 更

3、大供电容量 更高供电效率数48V母线供电架构能够更好的满足大数据、大算力供电需求All Right Reserved-4-中压交流电至400 VAC96%+中压交流电至400 VDC97%+中压交流电至400 VDC98%+电网M发电机组中压交流电变压器99%AC UPS电池97%AC/DCDC/DC48V DCIT负载0.8V DCDC/DCIT负载0.8V DCIT机架400V DC电网M发电机组中压交流电变压器99%DC/DCDC/DC48V DCIT负载0.8V DCDC/DCIT负载0.8V DCIT机架UPSAC/DC98.5%电池 400V DC电网M发电机组中压交流电变压器99

4、%DC/DCIT负载0.8V DCDC/DCIT负载0.8V DCIT机架UPSAC/DC98.5%电池 400V DC电网M发电机组中压交流电DC/DCIT负载0.8V DCDC/DCIT负载0.8V DCIT机架SSTAC/DC98%电池 400V DC数据中心电源系统架构演变All Right Reserved-5-算力芯片最后一英寸供电难题华为发布处理器供电技术挑战难题马斯克公开评论供电将严重制约算力All Right Reserved-6-CPU供电解决方案*Source:VT Course ECE5244,by Fred Lee320nH320nH320nH320nH1.2mFCB

5、 可扩展 减小电容用量 减小电感 提高动态响应能力 适应负载效率优化 多相电感集成单路同步整流Buck多相同步整流BuckAll Right Reserved-7-fVCPCCCPU2CPU供电解决方案More Power,More Buck*Source:VT Course ECE5244,by Fred LeeAll Right Reserved-8-GPU供电需求 4nm 814mm2 800亿 晶体管 功率 700W 7nm 645mm2 500亿 晶体管 功率 400WNvidia H100（2022）Tesla Dojo D1（2021）4nm 2080亿 晶体管 功率 1000W

6、Nvidia B200（2024）*Source:K.Radhakrishnan,Recent Advances in IVR Solutions for High Power Microprocessors,Intel.APEC 2024 更大功率 更高密度 更高效率 更高动态All Right Reserved两级式48V电源系统解决方案高变比、更效率、高密度DCX是两级式48V电源系统实现的关键之一All Right Reserved-10-两级式48V电源系统解决方案*Source:S.S.Kudva and M.Mosa,Challenges to Enabling Vertical