從電網到閘極：推動第三次能源革命

電源設計服務與電源傳輸部門總經理 Robert Taylor 與能源基礎設施部門總經理 Henrik Mannesson 共同撰寫。

一場典範轉移正在我們面前發生。18 世紀和 19 世紀，大不列顛島利用煤炭推動工業革命，推動了向機械製造的轉型 —— 這是第一次能源革命。隨後美國爆發第二次能源革命，20 世紀石油繁榮推動了汽車與電氣領域空前的進步。

如今，人工智慧 (AI) 迅速發展，正引領第三次能源革命：為我們消費的大量數據提供動力所需的能源產生、轉換和分配。如何產生數據中心所需的能源，如何有效將能量沿著電源路徑（從電網到處理器的閘極）傳輸， 正迅速成為我們時代最令人興奮的挑戰。

不斷變化的分配水平

隨著 AI 數據中心所需運算能源不斷擴展，數據中心架構正發生重大變革。通常，伺服器在數據中心計算機架中堆疊放置，電源單元 (PSU) 位於底部。交流電流 (AC) 被分配到每個伺服器機架，PSU 將其轉換為 48V，然後降至 12V。然後，伺服器中的負載點轉換器將其降至處理器閘極核心電壓。

隨著生成式 AI 的出現以及隨之而來的資訊處理伺服器數量的增加，機架現在所需的功率顯著增加。例如，在大型語言模型 (LLM) 輸入問題所需的功率是將相同問題輸入搜尋引擎的 10 倍。這些功率位準的提升正在將電源架構推向極限。

因此，數據中心營運商正在重新構想將 AC 到直流電流 (DC) 的轉換從伺服器機架中完全移除的方法，以便在單一運算或 IT 機架中騰出空間容納更多電源和更多伺服器。其中一種方法是將 PSU 移至 IT 機架旁的獨立機架（稱為 Sidecar）。然而，最終目標是擁有一個獨立的電源室，將高壓 DC 分配到整個伺服器機房。 

利用太陽能滿足能源需求

由於數據中心需要更多能源支援不斷增長和變化的工作負荷，再生能源或許是答案。在世界許多地方，太陽能正成為日益可行且價格合理的能源。巧合的是，數據中心客戶承諾在其公司內部使用 100% 再生能源，而這項承諾必須體現在他們使用的數據中心中。太陽能不僅僅幫助數據中心客戶滿足其可持續性目標，還提供一種快速部署更多能源產生的方式。 

半導體處於太陽能轉換過程的中心，這些技術是滿足數據中心能源需求的關鍵。如要使太陽能成為電網可靠的能量來源，有效的能源轉換與精準的感測技術是關鍵所在。

能源儲存以最大化太陽能輸出

儘管數據中心時刻都在運作，但太陽能僅在白天時間可用。那麼沒有太陽的時候時，太陽能是如何為數據中心供電的呢？這時，電池儲能系統 (ESS) 成為這一難題的關鍵一環，確保能源隨時可用且在需要時使用。

電池已經成為電網的重要組成部分，有效地在整個電網儲存和分配大量的電氣，現在其專門用於數據中心。ESS 中的電池管理系統直接監控電池單元並評估內部的能源、測量電壓並確定充電狀態以及電池的健康狀態，以協助確保提供必要的電力。

在人工智慧時代，數據作為全新的貨幣，它比以往任何時候更有價值。因此，必須有某種東西為其提供動力並維持其運作。我們使用煤炭啟動工廠，使用石油驅動汽車；而現在，再生能源能幫助我們滿足未來數據中心不斷增長的能源需求。