Vicor 电源模块与垂直供电架构相结合，为 GenAI 提供高效供电方法

生成式人工智能电源系统设计面临的主要挑战包括：

要解决这种大电流和高密度负载点（PoL）问题，需要采用不同的方法。先进的分比式电源架构将稳压和变压/电流倍增功能进行了分解，可将这些供电级放置在最佳位置，从而达到最高的效率和功率/电流密度。

当输入电压（VIN）等于输出电压（VOUT）时，稳压器的效率最高，随着输入输出比的增加，效率逐渐降低。在 36 至 60V 的典型输入电压范围内，最佳输出母线电压将是 48V，而不是中间母线架构（IBA）中常见的传统 12V 母线电压。48V 输出母线所需的电流是 12V 线的四分之一（P=VI），而 PDN 的损耗是电流的平方（P=I2R），这意味着损耗降低至原来的 1/16。因此，先安装稳压器并将其调节至 48V 输出，可以实现最高的效率。稳压器还必须接受有时低于 48V 的输入电压，这就需要一个降压-升压的功能来满足这一设计需求。一旦输入电压得到了稳压，下一步便是将 48V 转换为 1V。

在需要为 1V 负载供电的情况下，最佳变压比为 48:1。在这种情况下，稳压器将输入电压降压或升压到 48V 输出，再由变压器将电压从 48 降至 1V。降压变压器以相同的比率加大电流，因此变压器组件也可以称为电流倍增器。在这种情况下，1 安培的输入电流将倍增至 48 安培的输出电流。为了最大限度地减少大电流输出的 PDN 损耗，电流倍增器必须小巧，以便尽可能靠近负载放置。

PRMTM 稳压器和 VTMTM/MCMTM 模块化电流倍增器结合在一起，构成 Vicor 分比式电源架构。这两个器件相互合作，各司其职，实现完整的 DC-DC 转换功能。

PRM 通过调制未稳压的输入电源提供稳压输出电压，即“分比式母线电压”。该母线供电给 VTM，由 VTM 将分比式母线电压转换为负载所需的电平。

与 IBA 不同，FPA 不通过串联电感器从中间母线电压降压至 PoL。FPA 不通过降低中间母线电压来平均电压，而是使用电流增益为 1:48 或更高的高压稳压和电流倍增器模块，以提供更高的效率、更小的尺寸、更快的响应和 1000 安培及以上的可扩展性（图 2）。

图 3：生成式人工智能加速模块从横向（顶部）供电改为纵向（背部）供电，可将 PDN 损耗降低至 1/20。

图 4：使用 VPD 时，处理器芯片的表面电压均匀，有助于最大限度地提高计算性能，同时最小化功率损耗。

根据未来几年公共领域对加速器模块（AM）需求的预测（2024 年超过 250 万件），以及对电力成本的合理估计（每兆瓦时 75 美元），每个 AM 节省 240W 电力，到 2026 年将在全球范围内实现太瓦时的电力节省，相当于每年节约数十亿美元的电力运营成本，而且根据可再生能源的使用比例，每年还能永久性地减少数百万吨的二氧化碳排放。