作者：Vicor Nicolas Richard、Lev Slutskiy、Teo DeLellis 和 Henryk Dabrowski

因疫情原因改變了大家的習(xí)慣、優(yōu)先次序被重新定義，這些推動(dòng)了創(chuàng)新加速。Vicor 的專家列舉了一些示例，表明現(xiàn)有趨勢(shì)將大幅加快并重點(diǎn)關(guān)注高效、緊湊、模塊化供電網(wǎng)絡(luò) （PDN） 的使用與發(fā)展。

汽車 — Vicor 公司歐洲、中東和非洲汽車業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)總監(jiān) Nicolas Richard 表示，新冠疫情加速了向電動(dòng)汽車和 48V 系統(tǒng)的過(guò)渡

交通運(yùn)輸是受全球疫情影響最嚴(yán)重的領(lǐng)域之一。乘公交車上下班及長(zhǎng)途旅行的人越來(lái)越少，汽車產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)了銷量迅速下滑的情況，預(yù)測(cè)顯示這種下降趨勢(shì)將持續(xù)到 2021 年。制造商對(duì)此做出的回應(yīng)是，將更多的工作重點(diǎn)放在增長(zhǎng)的細(xì)分市場(chǎng)上，特別是電動(dòng)汽車。在減少傳統(tǒng)汽車開(kāi)發(fā)的同時(shí)，他們正在加大具備競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)技術(shù)的電動(dòng)汽車的開(kāi)發(fā)。乘公交車上下班的人越來(lái)越少，調(diào)查顯示，人們認(rèn)為自己開(kāi)車比乘公交車要安全得多。所以，我們認(rèn)為這將加速對(duì)高性價(jià)比電動(dòng)汽車的需求，因此隨著越來(lái)越多地對(duì)電動(dòng)汽車的投資，48V PDN 替代 12V PDN 的趨勢(shì)將明顯加快。

2021年，隨著制造商增加主動(dòng)制導(dǎo)懸架系統(tǒng)、后輪轉(zhuǎn)向或防側(cè)擺穩(wěn)定系統(tǒng)，將出現(xiàn)更多 48V 電池系統(tǒng)，特別是在輕混汽車中。為了支持這一發(fā)展趨勢(shì)，更多 48V 系統(tǒng)將需要轉(zhuǎn)換為 12V，為汽車安全性、舒適性、信息娛樂(lè)系統(tǒng)和導(dǎo)航系統(tǒng)提供支持。除了可實(shí)現(xiàn)更輕的線纜或更高的功率外，在將電壓增加到 48V 來(lái)減少所需的降壓時(shí)，HEV 和 EV 中高壓電池的轉(zhuǎn)換效率會(huì)更高。此外，用于為 EV 和 HEV 供電的主電池電壓也將增加，800V 電壓將變得越來(lái)越普遍，以縮短充電時(shí)間。這些變化需要一種新型電源組件來(lái)為未來(lái)的汽車構(gòu)建配電網(wǎng)絡(luò)。

圖 1：NBM6123 — 可擴(kuò)展的 800V 《-》 400V DC/DC 6.4kW

隨著 400V 和 800V 充電站的部署，車輛與充電站的兼容性需要在這兩種電壓之間進(jìn)行簡(jiǎn)單而高效的轉(zhuǎn)換。NBM6123 采用 63 x 23 毫米 CM-ChiP 封裝，可提供 6kW 的 400V 及 800V 固定比率轉(zhuǎn)換，從而可為電池與充電站的兼容實(shí)現(xiàn)高效率、高密度的可擴(kuò)展解決方案。NBM6123 的雙向功能允許使用相同的模塊執(zhí)行升降壓轉(zhuǎn)換。此外，NBM6123 還可用于在 800V 充電過(guò)程中為空調(diào)和車內(nèi)電子設(shè)備提供 400V 電源，從而可最大限度減少電池平衡電路。

全新 48V 供電網(wǎng)絡(luò)需要支持電源傳統(tǒng)的 12V 負(fù)載、全新驅(qū)動(dòng)器、轉(zhuǎn)向以及線控制動(dòng)大功率系統(tǒng)。隨著負(fù)載的增加，在 48V 下提供更大的電源，需要高密度模塊，而不是更加笨重的分立式解決方案。Vicor 提供幾款用于 48V 供電的模塊。這些器件包括固定比率及穩(wěn)壓轉(zhuǎn)換器解決方案，支持 48V 和 12V 負(fù)載。這些轉(zhuǎn)換器可部署在一個(gè)單獨(dú)的外殼中，也可部署在采用更小、更輕 48V 配電網(wǎng)絡(luò)的整個(gè)車輛中。DCM 和 PRM 模塊分別提供 48V 至 12V 穩(wěn)壓輸出和 48V 至 48V 穩(wěn)壓輸出。NBM 提供 48V 至 12V 或 12V 至 48V 雙向固定比率轉(zhuǎn)換。

高性能計(jì)算 — Vicor 區(qū)域經(jīng)理 Lev Slutskiy 預(yù)測(cè)，數(shù)據(jù)中心的容量需求將超過(guò)物理設(shè)備空間。

數(shù)據(jù)中心已經(jīng)在快速增長(zhǎng)，但疫情又加速了數(shù)據(jù)中心的需求，超出了此前的預(yù)測(cè)，即使在新冠病毒消退后，數(shù)據(jù)中心的需求仍將繼續(xù)長(zhǎng)期增長(zhǎng)。越來(lái)越多的人在家辦公，越來(lái)越多的學(xué)生在家上課，由于家庭以外的休閑時(shí)間選擇較少，越來(lái)越多的人在看視頻、玩在線游戲。我們已經(jīng)體會(huì)到用戶對(duì)支持當(dāng)前電信基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)據(jù)中心城市主干網(wǎng)的依賴程度有多高。2021 年，對(duì)數(shù)據(jù)中心更高電源效率的追求將加快，我們相信數(shù)據(jù)中心行業(yè)將購(gòu)買比往年更多的可再生能源，但我們預(yù)計(jì)，有更多的數(shù)據(jù)中心將從交流 （AC） 基礎(chǔ)設(shè)施解決方案轉(zhuǎn)向直流 （DC），以更好地應(yīng)對(duì)高性能計(jì)算電源需求的大幅增長(zhǎng)。

這種快速的、出人意料的需求加速超出了廠商擴(kuò)展數(shù)據(jù)中心物理容量的能力；因此，數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商需要在現(xiàn)有的機(jī)架空間中增加更多的容量。這對(duì)供電影響很大。能夠在優(yōu)異的熱管理情況下，在相同的機(jī)架空間內(nèi)更高效地供電，比以往任何時(shí)候都重要。人工智能、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)都在推動(dòng)對(duì)更高處理能力的需求，從而導(dǎo)致了更高能耗和更大電流，這反過(guò)來(lái)又會(huì)導(dǎo)致因電源轉(zhuǎn)換和變壓過(guò)程造成的更大電力損耗。數(shù)據(jù)中心電源創(chuàng)新的第三個(gè)重大變革方面將是機(jī)柜和機(jī)架層面的供電和電源效率，以達(dá)到實(shí)現(xiàn)云計(jì)算、人工智能和大數(shù)據(jù)應(yīng)用所需的更高計(jì)算能力（數(shù)百億億 FLOPS）。

一種管理電源的更高效方法是增大這些系統(tǒng)內(nèi)的電壓，并在交流整流后使用直流或直接從可再生能源的來(lái)源使用。將高壓（通常是 260 - 410V DC）轉(zhuǎn)換為現(xiàn)代計(jì)算單元輸入所用值（12V 或更好的 48V）的任務(wù)可由母線轉(zhuǎn)換器來(lái)執(zhí)行。我們相信，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員將使用諸如分比式電源架構(gòu) （FPA） 和高效率轉(zhuǎn)換器模塊等更多此類創(chuàng)新架構(gòu)解決方案來(lái)縮短大電流供電器模塊與負(fù)載點(diǎn) （PoL） 之間的距離，以便在未來(lái)超級(jí)計(jì)算應(yīng)用中降低PDN 電阻，從而最大限度降低功耗。幾家大型高性能計(jì)算 （HPC） 產(chǎn)品制造商，例如最近在“Green 500 強(qiáng)排行榜”上位列第 1、第 3、第 4 和第 5 的 Nvidia，實(shí)際上已經(jīng)采用這種方法將數(shù)據(jù)中心從內(nèi)到外變得更綠色環(huán)保。

圖 2：分比式電源穩(wěn)壓和變壓階段

圖 3：Vicor-DCM5614-VIA

機(jī)器人 — Vicor 歐洲、中東和非洲銷售副總裁 Henryk Dabrowski 預(yù)測(cè)，2021 年歐洲無(wú)人機(jī)和機(jī)器人在公眾場(chǎng)合出現(xiàn)的次數(shù)將達(dá)到 7.47 億次。

到 2021 年年底，作為我們抗擊疫情的一個(gè)環(huán)節(jié)，歐洲每一位男士、女士和兒童至少都會(huì)看到一次配送機(jī)器人或無(wú)人機(jī)在投遞包裹或在對(duì)公共場(chǎng)所進(jìn)行消毒。此外，機(jī)器人技術(shù)還將迎來(lái)重大創(chuàng)新加速，因?yàn)槠髽I(yè)希望通過(guò)機(jī)器人與客戶安全接觸并在不讓人接觸新冠病毒的情況下，執(zhí)行任務(wù)。為滿足需求，機(jī)器人開(kāi)發(fā)人員需要利用現(xiàn)有的設(shè)計(jì)，將其視為平臺(tái)，而不是試圖從零開(kāi)始開(kāi)發(fā)新的機(jī)器人。擴(kuò)展平臺(tái)就必須擴(kuò)展電源，以滿足不同尺寸、不同功能的機(jī)器人需求。可擴(kuò)展的模塊化供電方法是應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)的關(guān)鍵。

擴(kuò)大自動(dòng)配送服務(wù)范圍的一個(gè)關(guān)鍵因素是機(jī)器人或無(wú)人機(jī)的工作范圍和重量。Vicor 不僅可幫助設(shè)計(jì)人員減輕其無(wú)人機(jī)重量，實(shí)現(xiàn)高性能，而且還可幫助他們采用能使無(wú)人機(jī)更可靠地飛得更遠(yuǎn)的方式管理電源。我們預(yù)測(cè)，在歐洲人口較為稠密的城市，機(jī)器人將比無(wú)人機(jī)多得多，而在阿爾卑斯山等較為偏遠(yuǎn)的地區(qū)，將會(huì)有更多無(wú)人機(jī)幫助應(yīng)對(duì)危機(jī)事件、運(yùn)送重要的醫(yī)療物資，而較重貨物的運(yùn)送則將由自動(dòng)駕駛卡車提供支持。在歐洲，樂(lè)購(gòu)、亞馬遜、敦豪和聯(lián)合包裹都已開(kāi)始試著使用無(wú)人機(jī)送貨，我們把最近的疫情視為推動(dòng)零售走向全面數(shù)字化轉(zhuǎn)型的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。人們已經(jīng)在封城期間習(xí)慣了送貨上門的便利，這就意味著親自到最喜歡的商店或超市去購(gòu)物的人流量將不會(huì)回到疫情前的水平。在大街上使用機(jī)器人送貨，在空中使用無(wú)人機(jī)送貨，將幫助零售商顯著降低送貨成本。在中國(guó)，無(wú)人機(jī)已經(jīng)開(kāi)始用于向偏遠(yuǎn)地區(qū)運(yùn)送貨物，我們發(fā)現(xiàn)，隨著物流公司可獲得國(guó)家空運(yùn)主管部門的許可，允許通過(guò)無(wú)人機(jī)提供零售空運(yùn)服務(wù)，這一發(fā)展已經(jīng)提速。

圖 2：ZVS 降壓解決方案