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1、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 Bjrk 博士，英飞凌科技股份公司数据中心配电主管 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

2、直流微电网 17 预测七：可再生能源将成为满足 AI 数据中心增长能耗需求的关键 19结论 21参考文献 233Adam White 寄语我们正站在一场全新技术革命的起点这场革命由人工智能（AI）驱动，并以史无前例的速度向前发展。自 2022 年底 ChatGPT 发布以来，仅两个月便吸引了一亿活跃用户，我们的世界由此发生了深刻的变化。AI 不仅具备改变人类生活方方面面的潜力无论是金融服务、数字助理、气候研究，还是其他领域它也正在重塑整个计算市场的格局。然而，这场变革面临着一个日益突出的挑战：AI 技术不断增长的庞大的功率需求。这种指数级增长的电能消耗，迫使我们不断突破创新，去开发能够应对复杂

3、功率转换过程的先进半导体解决方案。与此同时，随着数据中心从传统计算任务转向 AI 工作负载，其能源需求也在急剧上升。为满足这一持续增长的能源需求，未来的数据中心将经历深刻的架构变革，并面临更高的质量、能效与热管理要求。而实现这一切，都离不开创新的电源管理解决方案。AI 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

4、数据中心提供清洁、可靠的电力。毕竟，没有电力，就没有 AI。正是这一现实，驱动我们不断推进技术革新，确保随着 AI 的持续演进，我们为其高效、可靠供电的解决方案也能同步升级。在本白皮书中，我们将分享英飞凌对未来 AI 电源管理发展的若干洞见，探讨架构、质量、效率、热管理以及能源可及性等方面的变化，将如何塑造这一领域的未来格局。我们旨在通过分析，帮助读者深入理解这一持续演进的前沿方向。借助英飞凌的创新解决方案，迈向更高能效、更具可持续性的 AI 驱动世界之旅。Adam White电源与传感器系统事业部总裁4引言在大型数据中心中，训练日益庞大的 AI 模型需要更强大的计算能力，并将多达 10 万颗

5、处理器聚合成一个虚拟机。这将带来三个层面的挑战：现代处理器的供电：需要应对更高的负载电流和剧烈的瞬态负载阶跃。预计在未来十年，单颗处理器的负载电流将达到 10,000 安培，是当前水平的 10 倍。AI 服务器机架的供电：功率需求将超过 1 兆瓦（MW），是当前最先进水平的 10 倍。数据中心的整体供电：功率需求达到吉瓦（GW）级，需要采取全新的基础设施，并在整个数据中心内采用全新的配电体系。此外，数据中心作为用电大户，也需具备负载调节能力，并能够为电网提供辅助服务。本白皮书将探讨当下及未来在“从电网到核心”理念下，为 AI 提供电力的可能情景，并阐述其基础技术概念。5一、现代处理器的供电预测

6、一：垂直供电将成为现代处理器的关键技术图形处理单元（GPU）以及专用于 AI 负载的处理器（例如，张量处理单元（TPU）正在采用最先进的工艺制程（例如，台积电的 N4P），以在单一硅片上集成更多的晶体管。通过将两片或多片硅片集成到单一处理器中，可以突破特定制程下光刻掩膜尺寸的限制，从而打造更大、更强的处理器。尽管这些 GPU/TPU 的单位面积功耗仅呈温和上升趋势，但随着芯片尺寸的不断增大、供电电压降至约 0.4 V，其总电流消耗预计将在十年内攀升至 10,000 A。这种极高的电流水平以及对瞬态负载响应的严苛要求，成为电压调节模块（VRM）在 12 V 典型中间总线电压下为处理器供电时，所面