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，

目标，建设数字化供电所业务融合平台（以下简称“数字化平台”）契合 公司战略目标，符合公司数字化新基建和乡村电气化工作要求，也是供电所自身运营管理转型提升的必然趋势。 顶层驱动：公司能源互联网战略体系落地实施。 公司要求加快建设能源互联网企业，要求核心技术领先、绿色发展领先 与服务品质领先，加快管理升级与服务升级，提出数字化转型、乡村电 气化提升等战略举措。 内部驱动：供电所内部需加强精益管理与提质增效。 公司提出数据增值运营、提质增效、基层减负、基层创新创效等相关要 求，当前供电所数字化、精益化管理能力与智能化业务执行仍有较大的 提升空间。 外部驱动：客户对供电所供电服务水平提出更高要求。 随着乡村生活与农村产业快速发展，客户对供电所供电服务水平提出更 高要求，如快速响应、线上服务、能效服务等。 建设并建成数字化平台是完成乡镇供电 所数字化转型和基层减负的重要举措， 真正实现数据的实用性分析和智能化应 真正实现数据的实用性分析和智能化应 用，长期满足基层业务开展和公司管理 要求。 二、建设分析 1 、供电所现状分析 供电所作为电力服务的最基层单位，肩负着故障抢修、设备巡检、低压业扩、电费催缴等重要工作职能，供电所数量庞 大，分布广泛，员工老龄化严重，平均年龄在 45 周岁以上，各专业流转到供电所层面的业务应用繁多，基层使用系统负担 较大，缺少统一的管理手段和辅助工作改进的系统工具，亟需解决横向业务贯穿，基于各专业的数据融合分析，完成数字化

................................................................................ 34 2.2.3 整机柜服务器供电系统发展趋势 ............................................................................................ 承载主体的数据中心在单体规模、平均单机架功率方面稳步 提高，新型数据中心逐步向绿色低碳、集约高效、智能运维方向发展： 1） 绿色低碳：随着能源消耗和碳排放问题受到越来越多的关注，更先进的制冷和供电技术被普遍采用，比 如冷板式液冷方案，可降低制冷能耗，支持更高的服务器功率密度，显著优化数据中心PUE（电能利用效率）数 值；同时加大对太阳能、风能、水能等可再生能源的利用，降低数据中心整体碳排放。 划更加绿色高效的 IT 基础设施。 图1-1 Google规模化扩展的数据中心 数据中心绿色低碳、集约高效、智能化建设，对算力基础设施提出了升级转型要求，整机柜服务器以其高 密算力部署、高效供电制冷、便捷部署运维等核心特性，成为新型数据中心建设的理想选择。 1） 提升单机柜算力密度，支撑高效算力集群部署。随着我国大型数据中心的建设加速及以ChatGPT为代表 的新人工智能时代的到来，

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

......................................................................................... 12 3.4 供电系统 ................................................................................................ 低延迟互联的 8 个 OAM 模组形态，凭借其卓越的性能优势，已被各大 AI 厂商的高端产品广泛采用。然 而，由于各类 AI 芯片的功耗存在差异，不同液冷整机厂家的方案设计缺乏统一标准，加上 整机柜在供电和制冷能力上的差异，导致终端用户在部署 AI 集群时，难以实施标准化的部 署方案和一致的运维策略。此外，AI 集群的运行要求远高于传统通用计算的并行集群，为 实现更高的集群资源利用率（MFU）并 以下的要求，有效降低了数据中心 TCO，液 冷成为智算中心的必然选择。 智算中心的液冷部署因为场景的差异存在不同的解决方案。如存量数据中心的小规模改 造，使用了冷板式液冷+风液 CDU 的方式，平衡了供电和单柜散热不足的问题，解决了大 功率芯片的应用问题。而大规模改造或新建数据中心，冷板式液冷和浸没式液冷的应用和试 点，使液冷的方式更为多样化。 浸没式液冷采用工质与发热器件直接接触，实现了发热器件的