在不久前的2016 Google开放计算峰会(OCS， Open Compute Summit)上，谷歌宣布了其推广48V服务器和配电基础设置计划。一石激起千层浪，电源模块厂商Vicor近日在上海举行了记者见面会，介绍了48V配电的优势，及其48V直接到PoL(负载点)电源模块的方案及研发考虑。
以前服务器配电是AC到12V，然后12V进机架;现在机架上的电源变成48V，之后48V进机架。相比12V供电，48V配电的效率更高，而且系统架构由于省去了UPS，成本将更低。
我国“天蝎计划3.0版”有望支持48V配电。现在急需建立48V的生态系统。另据Vicor预测，现在全世界一年的服务器销量约1000万台，其中48V大概占1%或者2%，但在三五年后，全世界会有30%~50%的服务器是48V，可见这一领域增长速度很快。
Vicor是至今唯一量产48V模块的厂商，效率可达95%。方法是采用独特的软开关技术，而且在控制器IC、硅材料、封装等方面进行了改进。该公司产品的研发计划是每两年损耗减少25%。
详细介绍如下。
48V势在必行
在数据中心和云计算里，因为以前的服务器是机柜型，功率在5k~8kW用电量，在这种个情况下使用12V的总线，这个标准已经足够。
但是随着云计算的普及，随着搜索、物联网、人工智能等方面的应用激增，需要越来越多的大型计算机。所以机柜的容量(包括计算能力和功率/用电量)会越来越高，功率会从8kW到现在的12kW、15kW，甚至20kW及更高。
而传统的12V已不能满足需求，因12V不能应对大电流。解决办法之一是提升电压到48V。
Vicor的方案是直接从48V到CPU、GPU或者内存，“时至今日只有Vicor一家是量产的。而且Vicor做的效率还是全球之最高，体积也很小，比12V方案还要小，而效率还相等，这就是Vicor的长处所在。”Vicor全球市场营销副总裁Philip D. Davies先生称，“Vicor方案的效率可达95%，未来将做到96%。”
中国市场对48V的接受度如何?Google走在最前面，在国内，厂家需要两到三年才能够跟上谷歌的步伐。据Vicor推测，中国的天蝎计划3.0版本未来可能会引入48V。
因为在Google公布48V计划之前，BAT(百度，阿里巴巴，腾讯)都知道48V，但很难推动。但在公布计划后，国内便有了很大的兴趣，很多人主动来找到Vicor讨论48V的可行性。因为他们最担心的不是技术，而是生态系统，还有能否得到效益。其实效益是显而易见的：如果用双倍的价格做48V，他们不愿意做，但是如果用差不多的价格，或者哪怕高一点的价格他们也愿意改动，因为48V对运营成本和能耗有利。像谷歌，从12V改到48V之后，能耗减少了30%，这样便可以节省一大半笔电费。在数据中心的硬件设备方面，可以全部去掉UPS，用48V的电池做备份即可。所以无论是设备还是用的数量上都可以减少。现在最主要的问题卡在主板上，首先目前的天蝎计划里面没有把48V放进去，然后也没有很多厂家能够提供48V产品。
急需48V生态系统
因此，现在最大的挑战不是技术上的问题，主要是生态系统的问题。
在生态系统方面。因为现在没有太多厂家有48V的储备，从AC到48V、从48V到CPU，48V做热插拔、保护电路等，这些都要解决。需要很多厂家加入和参与。预计在未来一两年会有很多厂家参与进来。因为48V并不是一个很新的概念。在通信传输上面，早就是48V，只是传输上的方案不能立刻用在现在的48V数据中心，需要一些改动。其他厂家，包括芯片厂家和主板厂家，他们也会加入48V的行业。
Vicor是第一家能够做48V到CPU供电的IC厂家，现在有其他家厂家正在跟进，未来应该会有竞争。不过，“Vicor欢迎竞争，只有生态系统做大了，整个饼就做大了。”Vicor 亚太区销售副总黄若炜说。另外，12V到48V是一个过程，不会一蹴而就。在美国需要一两年，而在中国需要两三年时间。
48V的低损耗优势突出
理论上，48V使热损耗只有原来的1/16。因为当你从12V提升到48V时，电流减少了4倍，热损耗只有原来的1/16(注：P=U•I)。因此，48V不仅没有增加热损耗，还减少了16倍的热损耗。工程师们都知道，P损耗=I2•R，电阻R不变的情况下，电流减少了4倍，然后再平方，当然热损耗就减少了16倍。
关于EMI，Intel发表了其主板上做的EMI的测试。如下图，左侧是传统的多相12V母板，红色代表杂音，可见上方的杂音和讯号很多，因为当给CPU供电时，有很多的切换的干扰的信号靠近CPU。如果用右图的48V的Vicor方案，上部全是变成了绿色，可见Vicor的转换是很干净的。(注：两图的左侧红色部分是电感，噪音都较高，与本话题无关。)。
Vicor 48V方案的特点是：第一体积小，第二48V可以减少EMI干扰，同时干扰远离CPU。所以在同样的板子上，CPU可以连接更多的高速数字接口;另外由于干扰小，传输的效果更好。
Vicor核心技术
Vicor与众不同之处在于拓扑结构：采用真正的软开关技术，开关频率可做得更高，比竞争对手高数倍;另外包括控制芯片在内的技术是Vicor自主研发，因此效率可以做得很高，最终能够向市场提供小体积、高可靠性和高效率的产品。
具体地，Vicor的拓扑技术和其他公司是不一样的，很容易实现从48到1V的转换，还可以做到95%的效率。首先，从48V降到1V必须要达到93%的效率，否则从12V切换到48V毫无意义。因为如果你本身的效率下降，之前减少的损耗全部会在这个48V的转移中补上，所以93%是起码的要求。在现有的叠加的工艺里面，竞争对手要用多相和很高频率的48V转1V的切换和转移，在这一方面，效率是很难做到这一高效(93%)的。
一句话，切换时产生共振才会达到较好的效果，这比较难做到。当然竞争对手也有专利的方法，不过他们实现起来有一定的难度。
应对成本挑战的策略：提高性价比
挑战不在于技术，最关键的在于成本降下来，即性价比提升。“Vicor不是把价格降低，而是在同样的密度价值增加，就是同样的价格，你可以拿到两到四倍的产品价值。”
对于Vicor的48V器件/模块，最多增加10美元、20元，因此主板价格会偏高。但如果算上用电池代替UPS，以及节省电费，整个的系统架构会带来成本下降。 |
