作者： Microchip Technology

隨著人工智能 (AI) 在蓬勃發展，AI 服務器的電能要求變得越來越重要。AI 應用應用在迅速增長，需要采用先進的解決方案來有效地管理和優化電能消耗。

AI 服務器是大量數據處理過程中不可或缺的設備，但是需要消耗大量電能才能高效運行。電能需求的激增對數據中心提出了挑戰，我們必須在性能和可持續性之間找到平衡。為此，我們正在開發創新技術，以提高電能效率并減少 AI 運行對環境的影響。

其中一項進展是采用先進的電源管理系統。電源管理系統旨在根據工作負載以動態方式調節用電量，以確保電能的最優利用。通過利用實時數據和預測性分析，這些電源管理解決方案可在不影響性能的情況下顯著降低能耗。

此外，高效率電源和先進冷卻技術的結合對于最大限度地減少用電量具有關鍵作用。現代電源采用效率更高的設計，減少了電能浪費。同時，相比傳統的風冷，如液冷等先進的冷卻方法具有出色熱管理能力，進一步提高了電能效率。

Microchip Technology 走在了這些創新的前沿，推出一系列旨在滿足 AI 服務器電能需求的產品和解決方案。他們致力于開發高效節能技術，為更可持續的 AI 運營鋪平道路。

用于AI 服務器的功率器件技術的進步

通過降低電阻、加快開關時間和增強熱性能，包括 MOSFET 和柵極驅動器在內的功率器件技術的最新創新顯著提高了電源轉換效率。服務器電源單元 (PSU) 現在采用諸如碳化硅 MOSFET 和氮化鎵 FET 等先進的寬帶隙器件，從而實現了更高的開關頻率，減少了對磁性元器件的需求。此外，服務器 PSU 正在從傳統機械式繼電器過渡到固態繼電器，后者具有更小的封裝和占用面積、更高的可靠性以及更優的高溫性能。

對具有DSP 功能的高級控制器的需求

具有集成數字信號處理 (DSP) 功能的單片機 (MCU) 在這一技術發展中至關重要。這些先進的 MCU 運行可優化電源管理的復雜算法，從而實現了對電源性能的精確控制。通過實時數據處理，這些 MCU 可以適應 AI 服務器的波動式功率需求，以確保高效配電。Microchip 的 dsPIC? 數字信號控制器 (DSC) 專為滿足 AI 服務器和數據中心中 PSU 和配電單元 (PDU) 的嚴格電源轉換和控制要求而設計。

dsPIC33 DSC 的關鍵特性

dsPIC33 DSC 對于數據中心的數字電源轉換不可或缺，其雙核版的每核運行頻率高達 100 MHz，單核版的運行頻率高達 200 MHz。該器件具有智能電源設計的專用片載外設，采用主副核獨立功能設計。副核專攻延遲關鍵型算法，主核管理通信協議和系統功能。可配置 PWM 控制輸入可支持各種電源拓撲，并且可進行實時固件升級。對于 GPU 電源，dsPIC DSC 采用帶角錨的 4x4 mm 封裝，使得磚形 DC-DC 轉換器符合 IPC-9592B 規范，而且，其集成外設可降低 BOM 和系統成本。高速 PWM 支持功率因數校正、諧振轉換、同步調節等復雜算法，從而提高了電源效率。這款器件還能實現強大的電源監控和預測性維護功能，并通過精確測量、先進的控制算法、數據分析和故障管理，確保數據中心的正常運行時間。

用于數字電源轉換的dsPIC DSC 特性

這款控制器支持各種通信協議，可實現無縫集成；具有快速 ADC 和中斷功能，可實現快速故障檢測和響應。通過精確的電源轉換控制并最大限度地減少電能浪費和發熱，dsPIC DSC 可提高 AI 服務器和數據中心的電能效率。這款器件提供了不同的存儲器容量、引腳數和外設選擇，支持擴展、定制設計。Microchip 支持使用 MPLAB X IDE 等軟件庫和工具進行開發，高性能 DSP 引擎和專用外設通過最少的外部引腳實現高級數字控制環路。

Microchip 的 dsPIC33A DCS。（圖片來源：Microchip）

新型 dsPIC33A 核心如何實現數字電源轉換

AI 服務器等高級應用需要高效的電源管理、嚴格的安全性和功能安全措施，因此高性能的 DSC 成為必備器件。這種需求推動了如 dsPIC33A 等此類器件的開發，其增強型 CPU 可在更高的時鐘速度下運行。這種 DSC 器件每秒可處理更多指令，實現了更快的響應時間和先進算法，這對于管理電能需求和提高數據中心效率極其重要。更強大的處理能力可支持先進的控制算法，提高了電源轉換效率、穩定性。增強型監控功能確保了關鍵應用的可靠性。隨著安全威脅的增加，實施固件證明和設備身份驗證的加密技術變得至關重要，從而對存儲器和性能提出了更高的要求。憑借滿足現代應用需求的卓越性能、效率和靈活性，dsPIC33A DSC 對數字電源轉換產生了重大影響。

結語

AI 服務器日益增長的電源需求帶來了一項挑戰，需要采用電力技術的前沿進展才能攻克。利用高效 MOSFET、先進的柵極驅動器和配備高性能和先進外設的 dsPIC DSC，可以開發出能夠滿足 AI 服務器密集電能需求的電源。在保持此類電源的峰值效率方面，數字電源轉換和先進算法發揮著至關重要的作用。為了保持 AI 服務器技術的領先地位，行業領先廠商和數據中心運營商必須投資最先進的電源解決方案。采用這些先進的技術可確保 AI 服務器不僅性能卓越，還能以最佳的電能效率運行，為高性能計算更可持續、更具成本效益的未來鋪平道路。

審核編輯 黃宇