TI推动AI数据中心朝800V架构发展 GaN成为关键技术
- 李佳玲／台北
-
AI的快速发展带动了各种智能应用的兴起，也使数据中心面临着更严峻的电源供应挑战。对此，德州仪器（Texas Instruments）副总裁暨Kilby Labs研发主管Jeff Morroni博士在接受本报专访时深入剖析了数据中心从传统架构转型至800V高压直流配电的迫切性，以及背后的关键致胜技术。
48V架构面临极限 MW级机柜亟需创新
Morroni博士表示，目前产业正面临着严峻的电源挑战。现今AI运算所带来的耗电规模，使数据中心机柜的功耗正急遽攀升，一个标准尺寸的机柜大约就会消耗高达100万瓦（MW）的电力。这样惊人的耗电量，已足以供应约1,600户家庭的日常用电。在狭小的机柜空间内导入如此庞大的能源，不仅在供电上带来极大困难，更成为数据中心持续发展的瓶颈。
面对百万瓦等级的功率需求，已使既有的48V电源架构不敷使用。Morroni博士解释说，如果要在一个百万瓦的机柜中继续维持48V设计，机柜内需要用来支撑电流的铜线用量，将高达约1米见方。这麽大量的铜线根本无法塞进机柜里，势必要改采更高电压的供电设计。
借镜电动车经验 800V高压直流成未来趋势
为了克服此挑战，TI正积极为客户提供完整的「电网到闸极」（Grid-to-gate）解决方案。Morroni博士表示，工程师必须透过多重转换步骤，把来自电网的电力一路降压至处理器所需的电压与功率。随着数据中心转至800V直流配电架构，这也意味着必须开发全新技术，才能安全且有效地实现此一目标。
800V高电压具危险性，因此安全性与隔离设计成为关键的考量之一。对此，TI展现了其深厚的技术底蕴。Morroni博士指出，过去数十年来，TI已在电动车与电网领域所需的高电压技术累积丰硕成果。这使TI更具优势，能够善用这些宝贵经验，推动数据中心朝高压直流架构演进。
GaN技术突围 以精巧尺寸实现更高功率密度
要推动48V朝800V架构移转，其中最关键的议题是「功率密度」。Morroni博士表示，高电压转换器必须安装在机柜的每一个插槽中，因此解决方案的尺寸至关重要。要让整个高压架构顺利运作，800V转换器的设计必须非常精巧才有可能。
对此需求，氮化镓（GaN）扮演了重要角色。Morroni博士表示，GaN是一种损耗极低的功率开关，能以非常快的速度进行切换。切换速度越快，就能大幅缩小解决方案的尺寸，进而提升功率密度。
Morroni博士强调，唯有采用GaN这样的新技术，才能在极小的电路板空间内实现高功率密度。不仅如此，数据中心耗电量巨大，每1瓦的电力损耗都不容忽视，GaN不仅能满足空间需求，更能极大化电源效率，负责任地运用每一滴能源。
携手生态系统夥伴 推动永续电源创新
除了技术突破，生态系统合作也是推动此典范移转的重要因素。针对近来TI与NVIDIA的合作，Morroni博士表示，客户最了解自身面临的痛点与挑战，而TI具备先进的技术蓝图；只有将客户的问题与TI的研发能力结合，才能开发出能解决现实问题的新方案。
此外，Kilby Labs是TI重要的研发组织，持续专注于破坏式创新的技术开发。Morroni博士表示，虽然数据中心是目前成长最为惊人且备受瞩目的领域，但TI同时也坚守对工业与车用市场的长期承诺，以此作为技术发展的基础。放眼未来，Kilby Labs正致力于研发「固态变压器」技术，期望能大幅微缩目前数据中心采用的变压器设计，并提升其效率。
对于800V高压直流是否将成为未来的标准规格，Morroni博士抱持正面态度。他认为，基于安全性考量以及快速扩展新基础设施的需求，市场走向标准化绝对是一件好事。他预期800V直流配电不仅是一个出色的解决方案，更会长期存在并成为推动AI永续发展的基石。
虽然他不认为数据中心在短期内会有超越800V的需求，但也坦言，在创新步伐如此快速的市场中，未来3到5年的发展谁也说不准。随着AI应用的持续扩张与耗电量攀升，Morroni博士坚信，电源创新的需求将永无止境，TI也将持续以解决客户问题为首要目标，在这场科技浪潮中，扮演推动基础技术的重要合作夥伴。
