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當前，主流服務器已經邁入“百核”時代。在數字經濟時代，各個行業對算力的旺盛需求，隨之而來的是服務器能耗的大幅增長，以及損耗的大幅增長。英特爾一直致力于數據中心能耗的降低，并將創新技術付諸實踐。

英特爾電源匯流排技術（Power Corridor Solution）就是英特爾為應對能耗挑戰而提出的創新之一。該項專利技術可以大幅降低服務器主板在CPU供電部分的傳輸損耗，并滿足電源性能要求，提高了服務器的能源轉換效率。

基于該技術，英特爾與烽火超微緊密合作設計面向數據中心的低能耗服務器，既實現了服務器能耗的降低，又以最小的改動并確保新技術和原有主板的良好兼容性。測試結果顯示，對于一個擁有20萬臺雙路EGS平臺服務器的數據中心，配置 TDP（Thermal Design Power，熱功耗）為350W的CPU，在電費成本0.12美元的條件下，五年內可以節省最高900多萬美元的電費。

01

降低服務器能源損耗

從創新的主板設計開始

事實上，CPU功耗的不斷增加給服務器主板帶來硬件上的設計挑戰。高功耗的CPU需要主板電源線路承載更大的電流。而電流的增加就意味著電能在傳輸中功率損失的增加。這些功率損耗還會轉化為廢熱，增加服務器的散熱負荷。

主板設計能做的是盡量降低電源供電傳輸路徑上的阻抗，以滿足高功耗CPU的性能要求。這里的傳輸路徑阻抗包含了印刷電路板、封裝和插槽部分。而縮短導體長度、增加導體截面積則可以降低阻抗。主板設計中降低供電傳輸路徑阻抗的傳統解決方法是增加印刷電路板（PCB）疊層或鋪更厚的銅，以增加電源層導體的總截面積。但這種方案會帶來成本上的大幅上升，譬如PCB從12層變更為14層，會增加成本 20%左右。

創新的英特爾電源匯流排技術并不增加PCB疊層，而是通過在主板背面增加額外的供電銅排來實現（見圖1）。該技術給原有主板設計帶來的改動影響很小，只需要將一定厚度（0.8mm）的銅排，用表面貼裝技術（SMT）組裝到主板上即可。相應的，CPU的背板需要切割出相當于銅排大小的凹槽，以容納凸起于主板表面的銅排。銅排與背板凹槽接觸的一面覆蓋絕緣漆，另一面與主板上的供電路徑焊接在一起，即可實現電流導通能力的提升。

圖1：傳統提升供電布線方法（左）；電源匯流排技術提升供電布線方法（右）

要實現這個方案的技術難點主要在于：

1

CPU背板的凹槽變動帶來的CPU插座端的性能影響評估，如強度等

2

主板上PCB布線的改動

3

生產加工工藝技術對良率的影響，譬如匯流排焊接空泡率的控制等

顯然，電源匯流排技術的實施需要生態鏈廠商的大力配合。英特爾聯合供應鏈生態伙伴共同開展技術開發與驗證，確保了新技術變更下的產品指標滿足需求，如匯流條在焊接后的空泡率等達到設計目標等。

02

與烽火超微聯合研發

實現約10W的整機節能

英特爾與烽火超微進行聯合開發，將電源匯流排技術應用到了后者基于英特爾Eagle Stream平臺的項目中。烽火超微依據服務器量產的所有測試標準，全方位、系統性地評估了方案的可行性，測試結果顯示這項技術是完全滿足量產標準的。烽火超微應用電源匯流排技術的主板CPU插座背面如圖2（右側）所示：

圖2：原主板CPU插槽背面及背板（左）；電源匯流排技術改進后的主板背面及背板（右）

測試結果顯示，對于配置了350W TDP CPU的英特爾Eagle Stream平臺兩路服務器系統，使用英特爾電源匯流排技術可以在CPU滿載壓力下的系統性能有如下直接提升：

約10W的整機功耗節省。 CPU處理器供電傳輸路徑阻抗在remote sense 點降低24%，在遠端降低31%。

電源轉換控制器VR效率額外提升0.7%。

SPECpower在滿載時的測試分數提高1%，優化了系統能效比。 CPU插座底部附近溫度最高降低4℃。

對于CPU非滿載下的工況，應用電源匯流排技術的樣機也有不錯的節能效果。如80% TDP負載時，整機能耗依然可以節省多達7W。在50% TDP負載下，整機能耗可節省3W。多種功耗下的測試數據表明，CPU功耗越高，電源匯流排技術帶來的節能效果越可觀。

將節約的能耗轉換成電費進一步估算：假設一個數據中心部署了20萬臺前述配置的Eagle Stream平臺兩路服務器，電價為0.12美元，在連續運營5年后，如果按滿負荷下的能耗計算，該數據中心5年內節省電費最高可達931萬美元；當所有CPU均運行在80% 負載下，每臺節約7W功耗，累計可以節省約616萬美元；如果只有80%的服務器滿載，累計可以節省721萬美元以上；如果只有50%的服務器滿載，累計可以節省406萬美元以上；即使是一個業務量非常不飽和的業務中心，所有CPU均只運行在50%負載下，也可以節省約195萬美元的電費。（見圖3）

圖3：應用英特爾電源匯流排技術在不同業務場景下電費節省預估

此外，電源匯流排技術不僅直接提升了能效，還間接提升了系統穩定性和平臺的升級潛力。譬如，從降低CPU插座底部溫度看，一方面是由于阻抗減小使得損耗廢熱隨之減少，另一方面，銅排本身也提供了導熱和散熱功能。這使得服務器主板以及元器件能將熱量均衡快速的釋放到外部，保證系統更加穩定運行。面向未來處理器的發展，原有主板可以額外支持更高功耗的CPU而不需要通過增加PCB電源疊層或者增厚銅箔。

03

通力合作

為數據中心低能耗服務器設計繪上濃重一筆

在低碳節能的理念之下，烽火超微將英特爾電源匯流排技術積極導入到英特爾Eagle Stream服務器平臺中。在研發過程中，雙方緊密合作，進行了多次深度技術探討，共同確定了方案，實現了以最小改動的方式優化印刷電路板的布板設計，確保了新技術和原有主板的良好兼容性設計。新的節能技術提升了烽火超微EGS平臺服務器的競爭力，從節能降本、提升穩定性、擴展升級潛力方面為客戶提供更多的價值。

與此同時，由于生產工藝相對傳統設計具有一定差異性，英特爾還聯合供應鏈生態伙伴為客戶提供全方位的技術支持。經過多次技術溝通和推動，連接器廠商安費諾Amphenol和立訊Luxshare均可以提供主板背面的銅排；嘉澤Lotes提供改動后的CPU背板；漢源Solderwell提供主板和銅排焊接接觸時所需要的固體錫片。這些廠商的積極參與也為這項技術迅速落地起到了關鍵的作用。

面向數據中心的低能耗服務器設計是重要的開發方向，可以更好滿足大規模數據中心的部署需要，同時符合國家雙碳戰略。英特爾將與諸多合作伙伴共同努力，加速節能技術的創新與落地，促進產業鏈全生命周期的節能減排，助力行業的綠色節能可持續發展。