邊緣AI與機器學習

2025貿澤電子技術創新論壇

隨著AI在數據中心運營中發揮核心作用，對高效、高性能電源解決方案的需求變得越來越重要。最顯著的趨勢之一是轉向更高的總線電壓，例如從12V過渡到48V甚至更高。對于連接器行業來說，隨著AI技術的發展，數據中心尤其是AI服務器和加速計算系統的需求激增，對高速信號連接、光纖互連、夾層連接器等產品提出了更高要求，數據至上，對更快速、更高效互聯通道的需求變得前所未有的迫切。作為基礎并且關鍵的器件，高速信號連接器在AI領域中會有更大的應用前景。

供應商方案選擇

1Vicor高性能功率模塊方案

圖1：Vicor 電源方案（圖源：Vicor）

AI為生產力帶來質的飛躍的同時其運行時能耗巨大，導致溫室氣體的排放也顯著增加。Vicor 電源模塊與垂直供電架構相結合，為 AI 計算提供了高效的供電方法，實現行業領先的電流密度。 隨著人工智能技術的需求越來越大， 供電網絡（PDN）正在經歷從 12V 架構向 48V 架構的轉變，以實現更高的效率。48V 電源架構的優勢已經在高性能計算、汽車和其他應用中得到了驗證。

然而，對于幾十年來圍繞12V架構進行了優化的傳統系統而言，向48V架構的轉變帶來了許多電源系統設計挑戰。作為 48V DC/DC 電源轉換領域的領導者，Vicor借助48V電源模塊簡化系統設計，幫助完成這一過渡。

對于AI數據中心來說，高效、可靠的電源模塊是控制系統安全可靠運行的保證。小巧、輕量化、低成本的電源模塊是實現智能化系統的必要前提。DCM系列電源是Vicor推出的一款高性能隔離穩壓DC/DC轉換器，可從寬泛的未穩壓輸入生成隔離式穩壓輸出。

憑借ZVS拓撲結構，DCM轉換器降低了開關損耗，提高了開關頻率，可在整個輸入電壓范圍內始終提供高效率。采用ChiP封裝技術，可提高電源模塊的轉換效率、功率密度，有效地節省了制作成本。DCM隔離式 DC/DC 轉換器，輸出電壓包括：3.3, 5, 12, 13.8, 15, 24, 28, 36, 48V等不同等級。最高功率1300W，轉換效率接近96%。DCM電源轉換模塊還提供短路和熱保護機制，以便在檢測到故障時可以自動關閉電源模塊。在數據中心等行業應用中，對功率的要求可能會超出單個DC/DC轉換器可提供的功率，這時就需要多個器件并聯使用。在陣列模式下并聯多個DCM轉換器，即可通過負載分配實現更高的功率容量。

將 12V 系統提升到 48V 系統時，對于需要更高效率以及更多電源的原有系統，Vicor 提供了一種使用雙向 NBM 非隔離母線轉換器的簡單方法。

NBM 可在 48V 與 12V 之間實現高效轉換，因此既可將原有電路板整合在 48V 基礎架構中，也可將最新 GPU 整合在原有 12V 機架中。采用3.3 立方厘米的封裝，提供 48V 至 12V 雙向轉換，在 750W 穩定功率和 1kW 峰值功率下，支持 98% 的峰值效率。開關頻率為 1.7 MHz，占用的空間只是需要大量分立式組件的低速開關頻率解決方案所需空間的一小部分。NBM 將其輸出保持在狹窄的電壓頻段內的同時，可快速響應瞬態負載。NBM 是一套完整的電源方案，無需外部過濾器、大電容器、熱插拔或涌流限制，提供電壓基本沒有噪聲。

Vicor ZVS升降壓穩壓器是高效率、寬輸入范圍的DC/DC穩壓器，結合了高效率ZVS拓撲與高密度系統級封裝，性能高且易于設計，將控制器、電源開關和支持元件全部集成在一個高密度的系統級封裝（SiP）中。高開關頻率的工作減小了外部濾波元件的尺寸，提高了功率密度，并且實現了對線路和負載瞬變作出非常快速的動態響應，可在不影響高效率和大轉換比的情況下，在額定輸入電壓范圍內維持高開關頻率。ZVS升降壓穩壓器在>800kHz FSW下效率超過98%，具有快速瞬態響應，并可通過單線均流實現并聯。ZVS系列可為12VIN、24VIN和48VIN標稱系統提供降壓穩壓功能。

2Amphenol性能卓越的高速I/O信號連接系統

圖2：Amphenol 連接技術方案（圖源：Amphenol）

AI 領域對高速數據傳輸和大規模計算能力的追求永無止境。隨著技術的快速發展，每一次突破都為 AI 應用帶來更廣泛的應用空間。Amphenol創新、全面的高速、全面連接方案，不僅是技術的展示，更是 AI 硬件連接技術發展的重要里程碑。Amphenol為高速 I/O、背板和夾層連接器及電纜提供可靠的集成信號完整性解決方案，以滿足 AI、ML 的廣泛與應用，符合 PCIe 和 DDR 標準、高性能存儲和內存連接器以及高速磁性模塊插座和線對板電源連接器，適用于所有 AI/ML 應用。

Amphenol QSFP雙密度 (DD) 互連系統具有向后兼容QSFP產品插配接口的連接器和電纜組件，利用八個通道的電氣接口，支持25Gb/s NRZ調制或56Gb/s PAM4，提供400Gb/s總帶寬的解決方案。76位0.8mm間距連接器可在單個交換機插槽中實現高達14.4Tb/s的總帶寬。連接器和保持架設計與QSFP28模塊向后兼容，可插入QSFP DD端口并連接八個電氣通道中的四個。

大型數據中心出現，需要更高的信號速度、帶寬和更高密度的連接，才能符合其復雜的設計和配置要求。為了改進數據中心的設計和數據管理能力，開發高可靠的連接器是必不可少的。 Amphenol OSFP互連系統具有八個高速通道，每端口具有60個觸點，觸點間距為0. 6mm。OSFP占位針對信號完整性性能進行了優化，專為高速串行應用而設計。

安費諾互連系統經增強實現了低串擾，可提供適用于共振抑制的接地共用。OSFP設計用于1U應用。模塊側設有集成散熱片，可實現最佳散熱性能。Amphenol的OSFP產品組合是完整和全面的連接解決方案，由DAC銅纜、AOC、疊層/聯動型板連接器和屏蔽籠解決方案組成。把8個25Gb/秒的通道有效地擴大到50Gb/秒/通道，產品均達到200 - 400Gb/秒/端口的總帶寬，支持短接、短距離或長距離線纜應用。

邊緣智能技術展望

隨著移動互聯網的普及，智能手機和移動設備的廣泛應用，數據處理的負擔逐漸從集中式數據中心轉移到設備本地。這一轉變極大地減少了對于中心化數據處理的需求，為邊緣計算的發展提供了強大的動力。邊緣AI的快速發展也凸顯了邊緣計算為相關產業全面部署AI帶來的諸多好處，如：降低延遲、提升可靠性和彈性、降低成本、滿足安全、隱私和合規、更高的可靠性等需求。

如今，電子元器件公司都在邊緣 AI 領域的積極布局，充分彰顯了邊緣 AI 的火爆程度。從電源系統優化、連接技術創新到算力技術的突破，從應用場景拓展到生態系統建設，各廠商全方位發力，不僅滿足了當下多樣化的市場需求，也為邊緣 AI 未來的發展鋪就了堅實道路。隨著AI算法、網絡的發展和邊緣算力的不斷提升，以及與新技術深度融合的不斷加速, 可以預見邊緣智能正迅速成為實現可持續、高效和普及化AI應用的關鍵途徑， 為工業、醫療、城市、交通、零售等多個領域創造更高的價值。

邊緣計算與人工智能的結合，正在推動一場深刻的智能化革命。從智能監控，到自動駕駛汽車的實時決策，再到個性化醫療，邊緣智能為我們的生活和工作方式帶來了質的飛躍。未來，隨著5G、低功耗AI芯片、聯邦學習等技術的進一步成熟，邊緣智能將實現更廣泛的普及和更深入的應用，使萬物互聯從“存在“走向”智慧“，更加高效、便捷和智能化。