“東數西算”電源架構至關重要
數字經濟高速發展，數據量爆發式增長。算力作為數字經濟核心生產力，成為全球戰略競爭新焦點。國家重大戰略工程"東數西算"應運而生，在京津冀、長三角、粵港澳大灣區、成渝、內蒙古、貴州、甘肅寧夏8地啟動建設算力網絡國家樞紐節點，并規劃了張家口等10個國家數據中心集群。

“東數西算"中的“數”，指數據、“算"指算力，即對數據的處理能力。將東部算力有序引導到西部，并促進東西部協同聯動。

在算力上， “東數西算”取得了非常喜人的成績：今年以來，全國10個國家數據中心集群中，新開工項目25個，數據中心規模達54萬標準機架，算力超過每秒1350億億次浮點運算，帶動各方面投資超過1900億元。

但除了在算力上的建設，“東數西算”還有著實現綠色能源的目標：數據中心電能利用效率指標控制在1.25以內，可再生能源使用率顯著提升。為實現這一目標，電源架構至關重要。




電力是核心問題
 “東數西算"背后不僅僅是投資規模及其帶來的產業發展機遇，更重要的是統籌優化數據中心的能源使用效率。

目前，國內數據中心大多盤踞東部地區，由于土地、能源等資源日趨緊張，日趨大規模的數據中心在東部難以為繼。而國內西部地區資源充裕，特別是可再生能源豐富。

但“東數西算"的核心問題是電力，據有關機構預測，目前我國數據中心耗電量約占全社會用電量的2%左右，預計到2030年，我國數據中心的耗能將從2018年的1609億千瓦時增長到2030年的4115億千瓦時。

另據預計，2025年中國數據中心總用電量將達到3852億千瓦時，約占中國全社會用電量的4%。

德州儀器（TI）區域銷售經理Rui Chen表示，當前數據中心由于歷史原因大部分分布在中東部發達地區，由于中東部地區的綠色能源供應（水電、核電、風電、太陽能）天然較缺乏，這對于數據中心綠色化帶來物理距離的挑戰。

“國家目前正在推進的‘東數西算’工程，有利于促進綠色發展，加大數據中心在西部布局，將大幅提升綠色能源使用比例，就近消納西部綠色能源。”Rui Chen如是說。


容易被忽視的環節
數據中心電源系統作為“東數西算”中至關重要的一環往往會被忽視，但它卻十分重要，直接影響著能源效率。那么數據中心電源架構是什么？

數據中心電源架構分為兩個不同階段。第一階段是從市電220V或者380V AC轉到IT系統主板所需電源（12V或者48V DC），這一部分一般是由專門的PSU來實現的。服務器PSU功率等級一般從550W 到3000W以上不等，內部的架構分成PFC和DCDC兩級，輸出電壓一般為12V，也有部分規格是48V輸出。

第二個階段是IT系統主板上所需的板載電源。可以根據后級的負載不同由不同的電源系統來組成。后級如果是CPU/GPU/FPGA/ASIC等功率較大的負載，一般是通過多相電源系統進行供電。如果是一些較小的負載點的供電一般是由DC/DC或者LDO來進行供電。

很多新型的電源技術，例如GaN，也會率先利用在數據中心。以服務器PSU為例，和傳統的工業AC-DC電源相比，規格和拓撲架構十分相似，但主要有三種技術差異。

其一，效率要求更高。穩定高效的電源系統是保證數據中心正常連續工作的基本保障。由于數據中心的耗電量是驚人的，1%的電源效率提升對應的數據中心的運營成本節省也是十分可觀的。從白金到鈦金效率要求的變化（80PLUS 規格）逐漸成為了新一代服務器PSU的硬性要求。

其二，功率密度更大。隨著數據中心算力越來越高，對配套電能的需求量也會大幅提升，對服務器PSU供應商來說，如果可以在相同的電源尺寸內提升功率，就可以在不擴建機房的情況下滿足更高的算力要求。因此，在相同的外形尺寸下，TI將功率密度大大提升，功率范圍擴大至1800W~3600W，甚至有高達5000W的服務器電源。

其三，負載響應更快。由于服務器CPU的算力逐步提升，對瞬態電流的響應速度要求也越來越高，因此要求服務器PSU支持更高的負載跳變，從過去的1A/us到現在的2.5A/us，甚至更高。