在不久前的2016 Google開放計算峰會(OCS， Open Compute Summit)上，谷歌宣布了其推廣48V服務器和配電基礎設置計劃。一石激起千層浪，電源模塊廠商Vicor近日在上海舉行了記者見面會，介紹了48V配電的優勢，及其48V直接到PoL(負載點)電源模塊的方案及研發考慮。

　　以前服務器配電是AC到12V，然后12V進機架;現在機架上的電源變成48V，之后48V進機架。相比12V供電，48V配電的效率更高，而且系統架構由于省去了UPS，成本將更低。

　　我國“天蝎計劃3.0版”有望支持48V配電。現在急需建立48V的生態系統。另據Vicor預測，現在全世界一年的服務器銷量約1000萬臺，其中48V大概占1%或者2%，但在三五年后，全世界會有30%~50%的服務器是48V，可見這一領域增長速度很快。

　　Vicor是至今唯一量產48V模塊的廠商，效率可達95%。方法是采用獨特的軟開關技術，而且在控制器IC、硅材料、封裝等方面進行了改進。該公司產品的研發計劃是每兩年損耗減少25%。

　　詳細介紹如下。

　　48V勢在必行

　　在數據中心和云計算里，因為以前的服務器是機柜型，功率在5k~8kW用電量，在這種個情況下使用12V的總線，這個標準已經足夠。

　　但是隨著云計算的普及，隨著搜索、物聯網、人工智能等方面的應用激增，需要越來越多的大型計算機。所以機柜的容量(包括計算能力和功率/用電量)會越來越高，功率會從8kW到現在的12kW、15kW，甚至20kW及更高。

　　而傳統的12V已不能滿足需求，因12V不能應對大電流。解決辦法之一是提升電壓到48V。

　　Vicor的方案是直接從48V到CPU、GPU或者內存，“時至今日只有Vicor一家是量產的。而且Vicor做的效率還是全球之最高，體積也很小，比12V方案還要小，而效率還相等，這就是Vicor的長處所在。”Vicor全球市場營銷副總裁Philip D. Davies先生稱，“Vicor方案的效率可達95%，未來將做到96%。”

　　中國市場對48V的接受度如何?Google走在最前面，在國內，廠家需要兩到三年才能夠跟上谷歌的步伐。據Vicor推測，中國的天蝎計劃3.0版本未來可能會引入48V。

　　因為在Google公布48V計劃之前，BAT(百度，阿里巴巴，騰訊)都知道48V，但很難推動。但在公布計劃后，國內便有了很大的興趣，很多人主動來找到Vicor討論48V的可行性。因為他們最擔心的不是技術，而是生態系統，還有能否得到效益。其實效益是顯而易見的：如果用雙倍的價格做48V，他們不愿意做，但是如果用差不多的價格，或者哪怕高一點的價格他們也愿意改動，因為48V對運營成本和能耗有利。像谷歌，從12V改到48V之后，能耗減少了30%，這樣便可以節省一大半筆電費。在數據中心的硬件設備方面，可以全部去掉UPS，用48V的電池做備份即可。所以無論是設備還是用的數量上都可以減少。現在最主要的問題卡在主板上，首先目前的天蝎計劃里面沒有把48V放進去，然后也沒有很多廠家能夠提供48V產品。

　　因此，現在最大的挑戰不是技術上的問題，主要是生態系統的問題。

　　在生態系統方面。因為現在沒有太多廠家有48V的儲備，從AC到48V、從48V到CPU，48V做熱插拔、保護電路等，這些都要解決。需要很多廠家加入和參與。預計在未來一兩年會有很多廠家參與進來。因為48V并不是一個很新的概念。在通信傳輸上面，早就是48V，只是傳輸上的方案不能立刻用在現在的48V數據中心，需要一些改動。其他廠家，包括芯片廠家和主板廠家，他們也會加入48V的行業。

　　Vicor是第一家能夠做48V到CPU供電的IC廠家，現在有其他家廠家正在跟進，未來應該會有競爭。不過，“Vicor歡迎競爭，只有生態系統做大了，整個餅就做大了。”Vicor 亞太區銷售副總黃若煒說。另外，12V到48V是一個過程，不會一蹴而就。在美國需要一兩年，而在中國需要兩三年時間。

　　理論上，48V使熱損耗只有原來的1/16。因為當你從12V提升到48V時，電流減少了4倍，熱損耗只有原來的1/16(注：P=U?I)。因此，48V不僅沒有增加熱損耗，還減少了16倍的熱損耗。工程師們都知道，P損耗=I2?R，電阻R不變的情況下，電流減少了4倍，然后再平方，當然熱損耗就減少了16倍。

　　關于EMI，Intel發表了其主板上做的EMI的測試。如下圖，左側是傳統的多相12V母板，紅色代表雜音，可見上方的雜音和訊號很多，因為當給CPU供電時，有很多的切換的干擾的信號靠近CPU。如果用右圖的48V的Vicor方案，上部全是變成了綠色，可見Vicor的轉換是很干凈的。(注：兩圖的左側紅色部分是電感，噪音都較高，與本話題無關。)。

　　Vicor 48V方案的特點是：第一體積小，第二48V可以減少EMI干擾，同時干擾遠離CPU。所以在同樣的板子上，CPU可以連接更多的高速數字接口;另外由于干擾小，傳輸的效果更好。

　　Vicor核心技術

　　Vicor與眾不同之處在于拓撲結構：采用真正的軟開關技術，開關頻率可做得更高，比競爭對手高數倍;另外包括控制芯片在內的技術是Vicor自主研發，因此效率可以做得很高，最終能夠向市場提供小體積、高可靠性和高效率的產品。

　　具體地，Vicor的拓撲技術和其他公司是不一樣的，很容易實現從48到1V的轉換，還可以做到95%的效率。首先，從48V降到1V必須要達到93%的效率，否則從12V切換到48V毫無意義。因為如果你本身的效率下降，之前減少的損耗全部會在這個48V的轉移中補上，所以93%是起碼的要求。在現有的疊加的工藝里面，競爭對手要用多相和很高頻率的48V轉1V的切換和轉移，在這一方面，效率是很難做到這一高效(93%)的。

　　一句話，切換時產生共振才會達到較好的效果，這比較難做到。當然競爭對手也有專利的方法，不過他們實現起來有一定的難度。

　　應對成本挑戰的策略：提高性價比

　　挑戰不在于技術，最關鍵的在于成本降下來，即性價比提升。“Vicor不是把價格降低，而是在同樣的密度價值增加，就是同樣的價格，你可以拿到兩到四倍的產品價值。”

　　對于Vicor的48V器件/模塊，最多增加10美元、20元，因此主板價格會偏高。但如果算上用電池代替UPS，以及節省電費，整個的系統架構會帶來成本下降。

　　散熱和封裝的創新

　　Vicor的CEO——Patrizio Vinciarelli是封裝方面的專家，對封裝有很多好的創意。例如現在大部分業界仍然在用單面散熱，但Vicor已經開始采用雙面甚至四面散熱，例如VIA封裝，能夠讓熱從每一個點都可以散出來。只有解決散熱問題解決后，才能讓產品做得更小。

　　未來研發計劃

　　Vicor的48V產品的下一步發展計劃是什么?從Vicor推出48V到1V的產品以后，Vicor每兩年都要把產品的損耗減少25%。進步主要有三個方面：1.控制器IC是創新的設計，讓其效率更高，2.MOSFET選用更好的材料，用來提升效率，在上面的磁芯材料上做了很多的創新，用來提升效率;3.未來Vicor會采用GaN材料等更多的新材料去提升效率。

　　但短期不會采用GaN，因為傳統的Si產品越來越好。因為現在，無論是功率密度的水準還是過熱等現有問題都可以通過提升電壓來解決，提升了電壓你便可以把電流減少，這樣你的系統中的損耗也可以相應地減少很多，你的銅線也可以用較細的，總之很多問題都可以用提升電壓來解決。

　　你也可以看到，無論是數據中心還是汽車上，以后都有可能把電壓提升到48V，但現在很多仍是12V。

　　Vicor能夠看到的趨勢是五六年之后，數據中心的電壓有可能不只是48V甚至更高壓。Vicor技術的特點在于非常適合從高壓到低壓的轉換，例如48V到1V的轉換，而且Vicor能做到高功率密度和小體積。