AI 供电的未来 重新定义 AI 数据中心供电 Gerald Deboy 博士，英飞凌科技股份公司 PSS 创新实验室院士 Fanny Björk 博士，英飞凌科技股份公司数据中心配电主管 www.infineon.com/wepowerai 2 目录 Adam White 寄语 3 引言 4 一、现代处理器的供电 5 预测一：垂直供电将成为现代处理器的关键技术 5 预测二：服务器主板将采用高压直流供电架构 7 二、AI 服务器机架的供电 12 预测三：AI 服务器机架的功耗将超过 1 兆瓦 12 预测四：AI 的能耗需求将推动电源架的功率等级突破 100 千瓦 13 三、数据中心的整体供电 16 预测五：新一代数据中心的功率需求将迈向吉瓦级规模 16 预测六：配电将从交流系统转向直流微电网 17 预测七：可再生能源将成为满足 已深深融入我们的生活，它势不可挡，正不断拓展 自身的应用和影响范围。英飞凌始终坚持创新，因为 我们深知保持这一创新势头的重要性。当前，业界已 推出许多优秀的解决方案，充分展现了在应对 AI 系统 供电挑战方面的技术实力。然而，前行的征途不能止 步于此，展望未来，我们仍需面对众多技术挑战，同 时还需要持续提升能效与性能。我们还必须确保为 AI 数据中心提供清洁、可靠的电力。毕竟，没有电力，

00A、630A精密配电柜系统难以满 足AI机柜需求，目前800A、1250A的机房母线成为AI 数据中心的主流方案； 以400A精密配电柜系统为例，应用于通用算力时代可以支持34台单机柜8kW的供电需求，而 面对AI智能算力的需求，如果单机柜达到50kW，只能支持5台机柜AI集群的部署。而采用1250A 电流等级的数据中心末端配电母线，其最大载流可支持单路约866kW的电力输送（以400V三相 鱼骨式部署方案 鱼骨式部署兼顾供电效率与空间利用，母线布置于相邻机柜间或模块中央，向两侧机柜供电。该方式在 满足负载需求的同时缩短母线长度，减少线缆与支撑结构用量，节省材料并提升施工与运维效率，适合空间 紧凑、对成本敏感的大型数据中心。同事可结合多路 UPS 输入，如 4路6 路等，为机柜模块提供冗余电源路 径，在极端宕机场景下有效降低受影响机柜比例，保障整体供电可靠性。 3. 母线采用上下排布的部署方案 向空间上下部署两路末端配电母线，以便支持双路供电和便于维护操作。沿机柜模块上方水平布置，上路母 线与下路母线错开排列，既保证电气隔离，又充分利用机房顶部空间。同时，该布局方式在机柜正上方预留 出足够的空间，为弱电、光纤桥架等线路的布设提供便利，同时便于母线的安装、检修和后期扩容。 10 AI 智算中心主单柜功率极高，配电通道密集，对供电连续性与系统可用性提出更 高要求。客户更加关注供电系统的高可靠性、低损耗及智能化运维能力。采用高

北美新建数据中心资本开支约为70-120亿美元/GW，其中非IT设备占比20%-40%，非IT设备中柴发、变配电、UPS/HVDC等电力设备占比50%-70%。数据中心供电系统主要包括变压器/开关柜、UPS/HVDC、服务器电源（AC/DC）、 板卡电源（DC/DC）四大环节。数据中心供电设备对于可靠性要求极高，对企业品牌、技术和质量稳定性提出较高要求，且往往采用冗余配置方式提供备用。根据相关数据，数据中心IT负载约为芯片功率的1 密度的快速提升对供配电设备效率、占地等方面提出空前要求，过去五年全球主要企业纷纷推出集成化与模块化产品，大幅节省占地面积、提升综合效率、缩短交付周期。HVDC方案起步于2007年前后，与UPS相比具有供电效率高、 结构简单、占地面积小等优势，目前行业渗透率约为15%-20%，包括台达、维谛和中恒在内的主要企业大力推广HVDC应用，未来渗透率有望稳步提升。巴拿马电源在HVDC基础上进一步提升设备集成度，进一步提升效率、减少占地。 流输出电压已达1000V。大型数据中心装机容量往往超过20MVA，而公共配网往往面临容量不足的问题，未来发供电 自建有望成为主流方式，进一步带动110/220kV电力设备需求。 u 服务器电源单位价值量大幅提升，英伟达B系列产品带动铜连接和BBU应用 服务器电源（AC/DC）是数据中心供电重要环节，负责将UPS/HVDC输出高压交流/直流转变为服务器适用的12/48V直流。与传统服务器电源相比

（华东院） 庄铁钢 （华东院） 在矿山能源革命的关键节点，博雷顿与华为并肩开 拓矿山绿电新路径。《智能微网解决方案技术白皮书（矿 山场景）》，以充分的市场洞察和业界先进的技术能力 直击行业痛点—— 供电不稳、成本激增、碳排难降。我 们深谙矿企之需：稳定可靠的电力保障、可预测的最优 度电成本、可量化的 ESG 价值。博雷顿作为零碳矿山 的实践引领者，结合华为一体化解决方案，让矿山从能 源消耗 矿冶行业在可持续发展中面临保障供电稳定性与优化经济性 的双重挑战，传统柴油发电因成本高、可靠性差、碳排放严重， 难以适应绿色化、智能化转型需求。 华为智能微网解决方案以构网型储能为核心，融合多能 源协同，既满足矿山高可靠性供电要求，又能降低度电成本超 50%、减少碳排放，经多个国际大型矿山项目验证，已成为行 业能源转型的可复制标杆。 矿山微电网正从“辅助供电系统”进化为“零碳矿山核心基 56 175 电力成本占比 20%-30% 20% 10%-20% 25%-35% 1. 矿山行业电力需求特点 矿山行业能源需求呈现 “高能耗、高可靠、高挑战” 三重特性，传统供电模式局限性凸显。 新能源产业爆发带动铜、锂等关键金属需求激增，2030 年新能源领域铜需求将从 2021 年 182 万吨增至 720 万吨（增幅 295%），锂从 11 万吨增至 81 万吨（增幅

[9]通过研究分析综合能源系统中风、 光各能源子系统的最优配比，解决了储能减少、风 电前期规划与实际发电之间的误差损耗等相关问 题。Mahdavi 等 [10]充分考虑了综合能源储能系统内 供电价格发生变化后输入新能源光伏产生收益的情 况，提出了一种最佳容量配置模型。徐林等 [11]基于 分时电价差异化使风、光、储多能源系统协调统 一，采用一种分时优化策略，实现了一种改进型综 合能源系统容量优化配置方法。祝荣等 行的净现值成本作为目标，这种微电网结构利用 HOMERPro 软件计算得出优化储能配置，通过评 估可再生能源利用率和负荷缺失率判断达标情况。 此外，随着分布式电源和波动负荷在电网中的渗透 率不断增大，供电系统的不确定性显著增加，已不 再满足要求传统的确定性无功优化条件。尹青 等 [15-16]提出的概率无功优化模型和调度方法有效地 解决了不确定性与调度计划的具体确定性之间的矛 盾，提高了求解效率。 动。黄文龙等 [19]构建包含光伏、风电及储能的并网 多能互补能源系统，通过部分市网供电及“隔墙售 电”消纳改进其容量配置和调度优化模型，对园区 的全生命周期碳排放量进行计算，确定系统经济性 和碳排放参数的影响规律。邵志芳等 [20]构建含风 力、光伏、火电、储电单元、电解制氢、燃料电池 的多能互补供电系统模型，以系统运行累计净现值 最大为优化目标，同时考虑系统运行稳定性和负荷 满足率，利用量子粒子群算法求解，对系统组件进

协同工作灵活运行，最大化利用自然冷源，实现高效节能。 6) 解耦型液冷机柜 Decoupling liquid cabinet 用于放置计算节点及交换节点，并提供节点运行所需的供电、冷却等环境条 件的柜体。由机柜主体、分集液器、供电系统等组成，可按需配置盲插或快插型 的供电和供冷单元。 7) 一次侧冷却系统 primary side cooling system 一次侧冷却系统是冷量分配单元（CDU）室外循环系统，其与外界环境之间进 通过快接卡盘实现快速安装，自动补液系统集成液位-压力双闭环控制，简化操作 维护。 3.3 解耦型液冷机柜 解耦型液冷机柜包括机柜框架、分集液器、快速接头及连接软管、机柜供回水管、 供电单元等，如图 4 所示。采用标准化接口矩阵式配置方案，构建“液路+电路”双解 耦架构，实现不同液冷连接形式的服务器按需部署于液冷机柜，兼容不同厂商的服务 器。通过多重漏液防护设计，配备双向自密封的液冷连接器，提高了系统的可靠性和 英寸服务器设备和交换机的安装，同时兼容 OCP 标准 设备安装。 （3）机柜可以并排安装，机柜并柜后柜体之间不应有明显的透光缝隙。采用水电 分离管理，后部左侧安装分集液器；右侧安装 PDU 或 Busbar 供电（根据实际项目需求 进行调整）。 3.3.2 分集液器 分集液器安装于液冷机柜内部，具备分液、集液和排气等功能。分集液器一般由 排气阀、分支管路和主管路等组成。 （1）分集液器主管管材

诸多不足，难以满足智算中心对电源系统的高标准要 求。因此，新型高效的一体化电源系统成为提升智算 中心性能的关键因素。该系统通过集成多种能源供 应方式，实现了资源的高效利用和管理，为智算中心 的供电提供了新的解决方案。 新型一体化电源系统集成电源转换、监控和管理 等功能于一体，通过智能化技术，能够显著提升能源 效率，降低运维成本。该系统通过取消传统系统架构 间大量电缆连接，不仅节约了大量材料和空间占用， 求，使得节能减碳成为急需解决的问题。为此，国家 发改委等部门联合印发的降碳低碳专项文件将数据 中心（包括智算中心）列为新的重点用能行业 ［3］。 因此，智算中心的高功耗、高散热要求以及云计 算业务的不间断性和协同性等，对供电系统配置提出 了更高的要求。 2 新型一体化电源系统架构与设计 在建设万卡智算中心时，需要考虑电源系统在集 成性、稳定性、可靠保护机制以及对智算中心整体安 全策略方面的影响。新型一体化电源系统具有集成 新型一体化电源系统在智算中心的优势 3.1 优化供电架构，提升空间利用率 一体化电源系统通过模块化设计，减少供电级 数，缩短供电链路，面对智算中心高密机柜的需求，电 力系统也需要提升功率密度，增加空间利用率。图 2 所示为传统配电系统布局和一体化电源系统布局比 较。 相较于传统配电系统布局，新型一体化电源系统 减少了传统供电系统中的转换环节，从而缩短供电链 路。这不仅减少了电能损耗，还提高了系统的整体效