“東數(shù)西算”電源架構(gòu)至關(guān)重要
數(shù)字經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，數(shù)據(jù)量爆發(fā)式增長(zhǎng)。算力作為數(shù)字經(jīng)濟(jì)核心生產(chǎn)力，成為全球戰(zhàn)略競(jìng)爭(zhēng)新焦點(diǎn)。國(guó)家重大戰(zhàn)略工程"東數(shù)西算"應(yīng)運(yùn)而生，在京津冀、長(zhǎng)三角、粵港澳大灣區(qū)、成渝、內(nèi)蒙古、貴州、甘肅寧夏8地啟動(dòng)建設(shè)算力網(wǎng)絡(luò)國(guó)家樞紐節(jié)點(diǎn)，并規(guī)劃了張家口等10個(gè)國(guó)家數(shù)據(jù)中心集群。

“東數(shù)西算"中的“數(shù)”，指數(shù)據(jù)、“算"指算力，即對(duì)數(shù)據(jù)的處理能力。將東部算力有序引導(dǎo)到西部，并促進(jìn)東西部協(xié)同聯(lián)動(dòng)。

在算力上， “東數(shù)西算”取得了非常喜人的成績(jī)：今年以來(lái)，全國(guó)10個(gè)國(guó)家數(shù)據(jù)中心集群中，新開工項(xiàng)目25個(gè)，數(shù)據(jù)中心規(guī)模達(dá)54萬(wàn)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架，算力超過(guò)每秒1350億億次浮點(diǎn)運(yùn)算，帶動(dòng)各方面投資超過(guò)1900億元。

但除了在算力上的建設(shè)，“東數(shù)西算”還有著實(shí)現(xiàn)綠色能源的目標(biāo)：數(shù)據(jù)中心電能利用效率指標(biāo)控制在1.25以內(nèi)，可再生能源使用率顯著提升。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，電源架構(gòu)至關(guān)重要。




電力是核心問題
 “東數(shù)西算"背后不僅僅是投資規(guī)模及其帶來(lái)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展機(jī)遇，更重要的是統(tǒng)籌優(yōu)化數(shù)據(jù)中心的能源使用效率。

目前，國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)中心大多盤踞東部地區(qū)，由于土地、能源等資源日趨緊張，日趨大規(guī)模的數(shù)據(jù)中心在東部難以為繼。而國(guó)內(nèi)西部地區(qū)資源充裕，特別是可再生能源豐富。

但“東數(shù)西算"的核心問題是電力，據(jù)有關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，目前我國(guó)數(shù)據(jù)中心耗電量約占全社會(huì)用電量的2%左右，預(yù)計(jì)到2030年，我國(guó)數(shù)據(jù)中心的耗能將從2018年的1609億千瓦時(shí)增長(zhǎng)到2030年的4115億千瓦時(shí)。

另?yè)?jù)預(yù)計(jì)，2025年中國(guó)數(shù)據(jù)中心總用電量將達(dá)到3852億千瓦時(shí)，約占中國(guó)全社會(huì)用電量的4%。

德州儀器（TI）區(qū)域銷售經(jīng)理Rui Chen表示，當(dāng)前數(shù)據(jù)中心由于歷史原因大部分分布在中東部發(fā)達(dá)地區(qū)，由于中東部地區(qū)的綠色能源供應(yīng)（水電、核電、風(fēng)電、太陽(yáng)能）天然較缺乏，這對(duì)于數(shù)據(jù)中心綠色化帶來(lái)物理距離的挑戰(zhàn)。

“國(guó)家目前正在推進(jìn)的‘東數(shù)西算’工程，有利于促進(jìn)綠色發(fā)展，加大數(shù)據(jù)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(shuō)。


容易被忽視的環(huán)節(jié)
數(shù)據(jù)中心電源系統(tǒng)作為“東數(shù)西算”中至關(guān)重要的一環(huán)往往會(huì)被忽視，但它卻十分重要，直接影響著能源效率。那么數(shù)據(jù)中心電源架構(gòu)是什么？

數(shù)據(jù)中心電源架構(gòu)分為兩個(gè)不同階段。第一階段是從市電220V或者380V AC轉(zhuǎn)到IT系統(tǒng)主板所需電源（12V或者48V DC），這一部分一般是由專門的PSU來(lái)實(shí)現(xiàn)的。服務(wù)器PSU功率等級(jí)一般從550W 到3000W以上不等，內(nèi)部的架構(gòu)分成PFC和DCDC兩級(jí)，輸出電壓一般為12V，也有部分規(guī)格是48V輸出。

第二個(gè)階段是IT系統(tǒng)主板上所需的板載電源。可以根據(jù)后級(jí)的負(fù)載不同由不同的電源系統(tǒng)來(lái)組成。后級(jí)如果是CPU/GPU/FPGA/ASIC等功率較大的負(fù)載，一般是通過(guò)多相電源系統(tǒng)進(jìn)行供電。如果是一些較小的負(fù)載點(diǎn)的供電一般是由DC/DC或者LDO來(lái)進(jìn)行供電。

很多新型的電源技術(shù)，例如GaN，也會(huì)率先利用在數(shù)據(jù)中心。以服務(wù)器PSU為例，和傳統(tǒng)的工業(yè)AC-DC電源相比，規(guī)格和拓?fù)浼軜?gòu)十分相似，但主要有三種技術(shù)差異。

其一，效率要求更高。穩(wěn)定高效的電源系統(tǒng)是保證數(shù)據(jù)中心正常連續(xù)工作的基本保障。由于數(shù)據(jù)中心的耗電量是驚人的，1%的電源效率提升對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)中心的運(yùn)營(yíng)成本節(jié)省也是十分可觀的。從白金到鈦金效率要求的變化（80PLUS 規(guī)格）逐漸成為了新一代服務(wù)器PSU的硬性要求。

其二，功率密度更大。隨著數(shù)據(jù)中心算力越來(lái)越高，對(duì)配套電能的需求量也會(huì)大幅提升，對(duì)服務(wù)器PSU供應(yīng)商來(lái)說(shuō)，如果可以在相同的電源尺寸內(nèi)提升功率，就可以在不擴(kuò)建機(jī)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(kuò)大至1800W~3600W，甚至有高達(dá)5000W的服務(wù)器電源。

其三，負(fù)載響應(yīng)更快。由于服務(wù)器CPU的算力逐步提升，對(duì)瞬態(tài)電流的響應(yīng)速度要求也越來(lái)越高，因此要求服務(wù)器PSU支持更高的負(fù)載跳變，從過(guò)去的1A/us到現(xiàn)在的2.5A/us，甚至更高。