TI推動AI資料中心朝800V架構發展 GaN成為關鍵技術
- 李佳玲／台北
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AI的快速發展帶動了各種智慧應用的興起，也使資料中心面臨著更嚴峻的電源供應挑戰。對此，德州儀器（Texas Instruments）副總裁暨Kilby Labs研發主管Jeff Morroni博士在接受本報專訪時深入剖析了資料中心從傳統架構轉型至800V高壓直流配電的迫切性，以及背後的關鍵致勝技術。
48V架構面臨極限 MW級機櫃亟需創新
Morroni博士表示，目前產業正面臨著嚴峻的電源挑戰。現今AI運算所帶來的耗電規模，使資料中心機櫃的功耗正急遽攀升，一個標準尺寸的機櫃大約就會消耗高達100萬瓦（MW）的電力。這樣驚人的耗電量，已足以供應約1,600戶家庭的日常用電。在狹小的機櫃空間內導入如此龐大的能源，不僅在供電上帶來極大困難，更成為資料中心持續發展的瓶頸。
面對百萬瓦等級的功率需求，已使既有的48V電源架構不敷使用。Morroni博士解釋說，如果要在一個百萬瓦的機櫃中繼續維持48V設計，機櫃內需要用來支撐電流的銅線用量，將高達約1公尺見方。這麼大量的銅線根本無法塞進機櫃裡，勢必要改採更高電壓的供電設計。
借鏡電動車經驗 800V高壓直流成未來趨勢
為了克服此挑戰，TI正積極為客戶提供完整的「電網到閘極」（Grid-to-gate）解決方案。Morroni博士表示，工程師必須透過多重轉換步驟，把來自電網的電力一路降壓至處理器所需的電壓與功率。隨著資料中心轉至800V直流配電架構，這也意味著必須開發全新技術，才能安全且有效地實現此一目標。
800V高電壓具危險性，因此安全性與隔離設計成為關鍵的考量之一。對此，TI展現了其深厚的技術底蘊。Morroni博士指出，過去數十年來，TI已在電動車與電網領域所需的高電壓技術累積豐碩成果。這使TI更具優勢，能夠善用這些寶貴經驗，推動資料中心朝高壓直流架構演進。
GaN技術突圍 以精巧尺寸實現更高功率密度
要推動48V朝800V架構移轉，其中最關鍵的議題是「功率密度」。Morroni博士表示，高電壓轉換器必須安裝在機櫃的每一個插槽中，因此解決方案的尺寸至關重要。要讓整個高壓架構順利運作，800V轉換器的設計必須非常精巧才有可能。
對此需求，氮化鎵（GaN）扮演了重要角色。Morroni博士表示，GaN是一種損耗極低的功率開關，能以非常快的速度進行切換。切換速度越快，就能大幅縮小解決方案的尺寸，進而提升功率密度。
Morroni博士強調，唯有採用GaN這樣的新技術，才能在極小的電路板空間內實現高功率密度。不僅如此，資料中心耗電量巨大，每1瓦的電力損耗都不容忽視，GaN不僅能滿足空間需求，更能極大化電源效率，負責任地運用每一滴能源。
攜手生態系統夥伴 推動永續電源創新
除了技術突破，生態系統合作也是推動此典範移轉的重要因素。針對近來TI與NVIDIA的合作，Morroni博士表示，客戶最了解自身面臨的痛點與挑戰，而TI具備先進的技術藍圖；只有將客戶的問題與TI的研發能力結合，才能開發出能解決現實問題的新方案。
此外，Kilby Labs是TI重要的研發組織，持續專注於破壞式創新的技術開發。Morroni博士表示，雖然資料中心是目前成長最為驚人且備受矚目的領域，但TI同時也堅守對工業與車用市場的長期承諾，以此作為技術發展的基礎。放眼未來，Kilby Labs正致力於研發「固態變壓器」技術，期望能大幅微縮目前資料中心採用的變壓器設計，並提升其效率。
對於800V高壓直流是否將成為未來的標準規格，Morroni博士抱持正面態度。他認為，基於安全性考量以及快速擴展新基礎設施的需求，市場走向標準化絕對是一件好事。他預期800V直流配電不僅是一個出色的解決方案，更會長期存在並成為推動AI永續發展的基石。
雖然他不認為資料中心在短期內會有超越800V的需求，但也坦言，在創新步伐如此快速的市場中，未來3到5年的發展誰也說不準。隨著AI應用的持續擴張與耗電量攀升，Morroni博士堅信，電源創新的需求將永無止境，TI也將持續以解決客戶問題為首要目標，在這場科技浪潮中，扮演推動基礎技術的重要合作夥伴。
