作者：伟创力嵌入式和关键电源解决方案总裁Christopher Butler

          伟创力通信、企业与云事业部总裁Rob Campbell

对于人工智能与高性能算力(HPC)日益旺盛的需求，持续推动着数据中心容量的扩张。尽管新一轮的数据中心建设正在持续进行中，但也面临着诸多挑战。

土地是关键因素之一，尤其是在选址时需考虑多种决定性因素，包括：可靠电力的可获取性、完善的宽带基础设施、用于冷却的水源、接近终端用户的地理位置以及相关的分区规划与审批要求。这些因素综合在一起，正在推动着数据中心运营商重新思考数据中心的内部空间布局。

房地产行业常说的“三要素”：“位置、位置、还是位置”，如今对数据中心而言，不仅指建筑的地理位置，更关乎其内部空间的布局与规划。

计算能力之外的因素：电力与冷却是关键

无论是新建数据中心还是改造现有设施，实现“小空间大密度”始终是我们的目标。但在现代数据中心的高能耗前提下，这一目标还能可行吗？

据英国皇家特许测量师学会（RICS）《建筑期刊》指出，传统数据中心中灰色空间与白色空间的比例约为1:1。这意味着，每一平方英尺用于配电与冷却设备的灰色空间,如开关设备、不间断电源(UPS)变压器、机房空调(CRAC)装置、冷却器等，就对应有一平方英尺的白色空间，用于放置服务器、存储及网络设备等IT设施。而超大规模数据中心通常会追求更接近于1:3的比例，给计算设备留出更多空间。

具体比例则受到多种操作因素的影响，包括：

•  功率密度 —— 功耗从芯片开始。CPU可以处理各种计算任务，功率范围在150W至300W。而用于人工智能大规模并行计算的加速器，如GPU的功耗是CPU的10倍，最高可达1500W，并且仍在不断增长。每平方英尺耗电量更多的数据中心，通常就需要更多容纳电力和冷却基础设施的空间。

•  冷却技术 —— 随着计算密度的提升，数据中心的热负荷也随之增加。就在几年前，典型的服务器机架设计只能处理约10kW的能耗。而如今，大多数机架可承载40kW至60kW的能耗，超大规模云服务商更是在准备应对超过1兆瓦的负载。在这一性能水平下，产生的热量将是以往的20倍。为了应对这类高热量，冷却基础设施的比例可能会使灰色空间（设备空间）与白色空间（冷却与电力空间）之比超过1:1 。若采用空气冷却（适用于约50kW以下负载），将需要更多风道和机房空调（CRAC）系统；或采用液冷系统，则需配备更多管道、水泵和密封装置。

释放增长潜能：算力与电力融合驱动变革

高盛预计到2030年，人工智能将推动数据中心电力需求增长160%。随着需求的激增，让电力在数据中心内可获取、可利用已经不再是可有可无的选项，而是业务核心所在。电力曾被视为“打勾即可”的基础设施，如今却成为战略重点，运营商正从电网到芯片，审视每一层基础架构。为了释放新的效率并简化运营，必须将电力、冷却与计算架构协同设计，作为首要任务。

电力、散热与算力融合所带来的优势包括：

·  更高的可持续性与单位功耗性能

·  更优的热稳定性

·  更小的空间占用与更高的部署密度

·  更低的运营成本

·  更强的AI负载可扩展性

从孤立走向整合：数据中心架构的未来趋势

为应对日益增长的电力与热管理需求，数据中心运营商亟需重新审视其架构设计。请参见图1和图2所示的情景。在当前典型的数据中心配置中，风冷电气室通常通过一条1200安培母线槽向数据大厅内一排传统的50kW机架供电，整个数据大厅的占地约为160平方英尺【图1】。在这种架构下，供电、散热与服务器被集成在同一个机架中。然而，随着1兆瓦以上高功率机架的逐步应用，变革也就十分必要。

通过调整电力架构并引入先进的液冷技术，不仅能够缓解空间限制，还可带来多重优势。例如，一条容量更高的4000安培母线为经过重新配置的数据大厅供电时，搭配设置在排末端的冷却分配单元（CDU），不仅能支持高密度IT机架的部署，还可将电力架构提升至400伏特【图2】。在IT机架两侧部署独立的电源柜和配电单元（CDU），不仅能为计算释放出更多机架空间，还能显著提升数据大厅的可用面积——在本案例中，提升幅度高达80%。

此外，这种新型架构可将系统能效提升约20%，这意味着每个机架每年可节省大量能源。考虑到大型数据中心通常部署数千个机架，所以这一节能效益将相当可观。目前，我们正与超大规模客户就这一应用场景进行合作，共同开发新的架构与产品。

打破灰白界限

更高电压的直流供电在太阳能和汽车应用中早已被广泛接受，如今，这一趋势也开始在数据中心显现。传统上，将输入的交流电（AC）转换为芯片可用的直流电压（DC）需要经过多个步骤。而每一级的转换都会带来能效损耗，因此转换的次数至关重要。通过采用单一的固态变压器整合电力转换流程，可显著降低这一损耗【图3】。随着数据中心逐步转向使用直流电，不仅是数据大厅，电力机房也将经历一场变革。

这一进步的核心在于协作。在传统设计中，电力机房与数据大厅常被视为相互独立的空间。然而，二者本质上是彼此延伸的整体，通过高效协同，才能在电力与算力的融合中实现突破性的技术创新。

我们预计，到2030年，电气设备所需的占地面积将大幅减少，最高可达90%，同时能效也将迎来新一轮跃升。这将为数据中心运营商带来两大战略优势：其一，在更小的空间内实现原有容量，降低建设成本；其二，在相同空间中部署更多机架，实现计算密度提升【图3】。无论选择哪种路径，电力与IT的融合都标志着向前迈出的关键一步。

图3：面向2030的下一代架构

在AI时代携手共赢，获取战略优势

算力与电力的融合是数据中心设计的根本性变革。随着计算负载与其运行基础设施之间的关系日益紧密，在AI与高性能算力（HPC）需求加速增长的背景下，拥有懂得电力与IT基础设施专业知识的合作伙伴，能够带来显著的竞争优势。

伟创力提供独特的产品组合与端到端服务，覆盖现代数据中心80%的需求【图4】。从与超大规模云服务商共同设计下一代计算基础设施，到交付先进的电源与冷却产品，再到为高密度环境全面集成机架，伟创力正助力企业应对电力、热管理与规模化挑战，在AI时代持续实现其价值。

我们的服务与电源产品组合覆盖数据中心80%以上的需求：

图4：伟创力在数据中心80%的覆盖率