作者： Microchip Technology

隨著人工智能 (AI) 在蓬勃發(fā)展，AI 服務器的電能要求變得越來越重要。AI 應用應用在迅速增長，需要采用先進的解決方案來有效地管理和優(yōu)化電能消耗。

AI 服務器是大量數(shù)據(jù)處理過程中不可或缺的設(shè)備，但是需要消耗大量電能才能高效運行。電能需求的激增對數(shù)據(jù)中心提出了挑戰(zhàn)，我們必須在性能和可持續(xù)性之間找到平衡。為此，我們正在開發(fā)創(chuàng)新技術(shù)，以提高電能效率并減少 AI 運行對環(huán)境的影響。

其中一項進展是采用先進的電源管理系統(tǒng)。電源管理系統(tǒng)旨在根據(jù)工作負載以動態(tài)方式調(diào)節(jié)用電量，以確保電能的最優(yōu)利用。通過利用實時數(shù)據(jù)和預測性分析，這些電源管理解決方案可在不影響性能的情況下顯著降低能耗。

此外，高效率電源和先進冷卻技術(shù)的結(jié)合對于最大限度地減少用電量具有關(guān)鍵作用?，F(xiàn)代電源采用效率更高的設(shè)計，減少了電能浪費。同時，相比傳統(tǒng)的風冷，如液冷等先進的冷卻方法具有出色熱管理能力，進一步提高了電能效率。

Microchip Technology 走在了這些創(chuàng)新的前沿，推出一系列旨在滿足 AI 服務器電能需求的產(chǎn)品和解決方案。他們致力于開發(fā)高效節(jié)能技術(shù)，為更可持續(xù)的 AI 運營鋪平道路。

用于AI 服務器的功率器件技術(shù)的進步

通過降低電阻、加快開關(guān)時間和增強熱性能，包括 MOSFET 和柵極驅(qū)動器在內(nèi)的功率器件技術(shù)的最新創(chuàng)新顯著提高了電源轉(zhuǎn)換效率。服務器電源單元 (PSU) 現(xiàn)在采用諸如碳化硅 MOSFET 和氮化鎵 FET 等先進的寬帶隙器件，從而實現(xiàn)了更高的開關(guān)頻率，減少了對磁性元器件的需求。此外，服務器 PSU 正在從傳統(tǒng)機械式繼電器過渡到固態(tài)繼電器，后者具有更小的封裝和占用面積、更高的可靠性以及更優(yōu)的高溫性能。

對具有DSP 功能的高級控制器的需求

具有集成數(shù)字信號處理 (DSP) 功能的單片機 (MCU) 在這一技術(shù)發(fā)展中至關(guān)重要。這些先進的 MCU 運行可優(yōu)化電源管理的復雜算法，從而實現(xiàn)了對電源性能的精確控制。通過實時數(shù)據(jù)處理，這些 MCU 可以適應 AI 服務器的波動式功率需求，以確保高效配電。Microchip 的 dsPIC? 數(shù)字信號控制器 (DSC) 專為滿足 AI 服務器和數(shù)據(jù)中心中 PSU 和配電單元 (PDU) 的嚴格電源轉(zhuǎn)換和控制要求而設(shè)計。

dsPIC33 DSC 的關(guān)鍵特性

dsPIC33 DSC 對于數(shù)據(jù)中心的數(shù)字電源轉(zhuǎn)換不可或缺，其雙核版的每核運行頻率高達 100 MHz，單核版的運行頻率高達 200 MHz。該器件具有智能電源設(shè)計的專用片載外設(shè)，采用主副核獨立功能設(shè)計。副核專攻延遲關(guān)鍵型算法，主核管理通信協(xié)議和系統(tǒng)功能?？膳渲?PWM 控制輸入可支持各種電源拓撲，并且可進行實時固件升級。對于 GPU 電源，dsPIC DSC 采用帶角錨的 4x4 mm 封裝，使得磚形 DC-DC 轉(zhuǎn)換器符合 IPC-9592B 規(guī)范，而且，其集成外設(shè)可降低 BOM 和系統(tǒng)成本。高速 PWM 支持功率因數(shù)校正、諧振轉(zhuǎn)換、同步調(diào)節(jié)等復雜算法，從而提高了電源效率。這款器件還能實現(xiàn)強大的電源監(jiān)控和預測性維護功能，并通過精確測量、先進的控制算法、數(shù)據(jù)分析和故障管理，確保數(shù)據(jù)中心的正常運行時間。

用于數(shù)字電源轉(zhuǎn)換的dsPIC DSC 特性

這款控制器支持各種通信協(xié)議，可實現(xiàn)無縫集成；具有快速 ADC 和中斷功能，可實現(xiàn)快速故障檢測和響應。通過精確的電源轉(zhuǎn)換控制并最大限度地減少電能浪費和發(fā)熱，dsPIC DSC 可提高 AI 服務器和數(shù)據(jù)中心的電能效率。這款器件提供了不同的存儲器容量、引腳數(shù)和外設(shè)選擇，支持擴展、定制設(shè)計。Microchip 支持使用 MPLAB X IDE 等軟件庫和工具進行開發(fā)，高性能 DSP 引擎和專用外設(shè)通過最少的外部引腳實現(xiàn)高級數(shù)字控制環(huán)路。

Microchip 的 dsPIC33A DCS。（圖片來源：Microchip）

新型 dsPIC33A 核心如何實現(xiàn)數(shù)字電源轉(zhuǎn)換

AI 服務器等高級應用需要高效的電源管理、嚴格的安全性和功能安全措施，因此高性能的 DSC 成為必備器件。這種需求推動了如 dsPIC33A 等此類器件的開發(fā)，其增強型 CPU 可在更高的時鐘速度下運行。這種 DSC 器件每秒可處理更多指令，實現(xiàn)了更快的響應時間和先進算法，這對于管理電能需求和提高數(shù)據(jù)中心效率極其重要。更強大的處理能力可支持先進的控制算法，提高了電源轉(zhuǎn)換效率、穩(wěn)定性。增強型監(jiān)控功能確保了關(guān)鍵應用的可靠性。隨著安全威脅的增加，實施固件證明和設(shè)備身份驗證的加密技術(shù)變得至關(guān)重要，從而對存儲器和性能提出了更高的要求。憑借滿足現(xiàn)代應用需求的卓越性能、效率和靈活性，dsPIC33A DSC 對數(shù)字電源轉(zhuǎn)換產(chǎn)生了重大影響。

結(jié)語

AI 服務器日益增長的電源需求帶來了一項挑戰(zhàn)，需要采用電力技術(shù)的前沿進展才能攻克。利用高效 MOSFET、先進的柵極驅(qū)動器和配備高性能和先進外設(shè)的 dsPIC DSC，可以開發(fā)出能夠滿足 AI 服務器密集電能需求的電源。在保持此類電源的峰值效率方面，數(shù)字電源轉(zhuǎn)換和先進算法發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。為了保持 AI 服務器技術(shù)的領(lǐng)先地位，行業(yè)領(lǐng)先廠商和數(shù)據(jù)中心運營商必須投資最先進的電源解決方案。采用這些先進的技術(shù)可確保 AI 服務器不僅性能卓越，還能以最佳的電能效率運行，為高性能計算更可持續(xù)、更具成本效益的未來鋪平道路。

審核編輯 黃宇