伺服器電源新技術百花齊放　電源產業挑戰/機會並陳

GPU的電源需求，成為加速技術創新的催化劑。Matrix拓撲因具備高效率與高功率密度而備受關注，但其暫態響應能力不足，仍待補強。另一方面，AI伺服器電源廠正面臨客戶規格與架構需求分歧，研發負擔加重的挑戰。如何兼顧前瞻技術、穩定供應與快速開發，已成電源產業必須正面迎戰的課題。 生成式AI已成為推動電源設計進化的重要動能。為滿足GPU的供電需求，電源領域的各家主要晶片商與設備商，除了必須加快新產品推出的步伐，更需要將眼光放遠，在前瞻技術上進行投資。 Matrix拓撲就是備受電源業界矚目的前瞻技術之一。這種拓撲技術具有高效率、高功率密度的優勢，但目前這項技術要應用在AI伺服器電源中，還有許多挑戰存在。同時，也因為電源設備業者需要投入大量資源在前瞻技術研究上，使得台灣電力電子人才不足的問題變得更加嚴重。 從電動車轉向AI伺服器電源　Matrix拓撲還需醞釀 德州儀器(TI)應用經理顏智鴻(圖1)表示，每一種拓撲技術都有其優勢與缺點。因此，在討論某種拓撲是否適用於特定應用情境之前，必須先對應用情境的特性進行分析。以AI伺服器電源這種應用來說，除了額定功率需求高之外，還有一項蠻棘手的特性，就是GPU的功率需求波動大，有很多尖峰存在。因此，針對GPU加速器設計的電源供應器不僅要支援大功率輸出，還要有快速的暫態響應能力，才能應對這些頻繁出現的需求尖峰。 圖1　德州儀器(TI)應用經理顏智鴻表示，AI伺服器電源領域新技術與客製化需求大量增加，電源設計團隊面臨巨大挑戰。 因此，對AI伺服器的PSU而言，理想的電源拓撲必須能支援高功率輸出、轉換效率高，並且具有快速響應的能力。Matrix符合前兩項要求，但這種拓撲的暫態響應比較慢，在遇到功率需求快速波動的時候，會比較吃力。 其實，TI在研究Matrix拓撲技術的時候，設定的應用場景也包含電動車的車載充電器。在這種應用情境下，Matrix的特性就很理想：可實現高功率密度設計、具備優秀的轉換效率，而且為電池充電這種負載型態，比較不會出現快速波動。但由於AI伺服器的電力需求快速提升，客戶應用對功率密度的要求隨之暴增，因此業界只好開始研究，是否有機會將Matrix拓撲應用在AI伺服器的PSU設計中。至於其暫態響應比較慢的缺點，則有機會透過電池備援單元(BBU)或電容備援單元(CBU)來補強。 不過，電源設備向來對穩定性、可靠度有著非常嚴格的要求，因此，業界可能還需要投入不少資源跟時間來驗證這項新的拓撲技術。 客戶規格需求歧異　電源廠RD資源吃緊 事實上，當前AI伺服器電源領域，有很多技術發展方向正在同步進行。其中最明顯的就是NVIDIA與OCP兩大陣營，在資料中心電源架構的規劃上，有許多不同之處。以當前最熱門的800V...