【技术干货】完整电源解决方案赋能AI服务器算力跃升

技术干货

简介

随着生成式AI与大模型的爆发式增长，AI服务器的算力需求正呈指数级攀升。作为算力的物理承载，AI服务器不仅需要更强大的GPU/CPU，更迫切需要一套稳定、优效且高密度的供电系统来支撑其运转。然而，动辄数十千瓦的机柜功耗、急剧缩短的产品迭代周期，以及日益严格的能效法规，正让传统电源架构捉襟见肘。本文将为您剖析AI服务器在电源架构上的需求，以及由Murata（村田制作所）所推出的电源方案核心产品与应用特色，揭示其如何赋能AI服务器实现算力跃升。

为AI服务器打造高密度电源基座

针对AI服务器高算力、高功耗的需求，Murata推出了符合OCP标准的集中式电源管理解决方案，其核心产品如MWOCES-191/211系列（像是MWOCES-191-P-D和MWOCES-211-P-D）电源机柜（Power Shelf），旨在解决AI数据中心面临的大电流供应挑战和机柜功率密度飙升问题。

由于AI服务器功耗很大，研究显示机柜平均功率密度预计在2027年将突破30kW，为应对高功率密度，Murata推出的电源机柜，将是应对这一趋势的关键基础设施。此外，Murata的电源机柜支持主流AI架构，方案可灵活支持OCP、NVIDIA MGX等主流AI服务器架构，能适配19英寸和21英寸机架，并已成功应用于实际部署，并提供完整电源链条，Murata提供从机柜级（Power Shelf）到板端（DC-DC转换器）的完整电源方案，周全支持高负载计算。

以MWOCES-191-P-D（19英寸）和MWOCES-211-P-D（21英寸）为例，两款产品核心参数基本相同，其主要特色包括具有很高功率密度，可在紧凑的1U（约4.45cm）高度内，可提供高至33kW的总输出功率，并具有灵活冗余架构，最多容纳6个热插拔电源模块（PSU）和1个远程管理单元（RMU），可支持N+1或N+N冗余，保障系统高可靠性。

此外，这两款产品还支持智能远程管理，搭配MWOC-RMU-3模块，便可实现远程ON/OFF控制、状态监测和故障信息上报，并拥有宽广的输入兼容性，支持三相Δ型、三相Y型、单相AC及HVDC（192-400 Vdc）等多种输入，适应不同数据中心电力环境。

另一方面，MWOCES-191-P-D和MWOCES-211-P-D均拥有很高的能源效率，配套的电源模块（如MWOCP67-5500-B-RM）峰值效率大于97.5%，符合80Plus Titanium（钛金）甚至更高级别的80Plus Ruby（红宝石）能效标准，且具有高规格安全与可靠性，产品符合UL、CSA、TUV、CQC、CB等多项国际安全认证，并具备2年保修。

Murata的OCP电源解决方案，凭借其高功率密度、灵活的模块化设计、智能管理能力和优等能效，准确地满足了AI服务器对电源系统的严格要求，是构建和扩展AI数据中心基础设施的理想选择。

MWOCES-191-P-D支持OCP系统电源机柜

48V AI服务器48V AI服务器48V AI服务器 提供关键底层供能支持的前端电源模块

针对AI服务器对功率和效率的严格需求，Murata还推出D1UXXX系列（例如D1U74T-W-3200）等前端电源模块，提供了关键的底层供能支持。以D1U74T-W-3200-54-HB3C为例，这款模块的输出功率达3200W，输出电压为54 Vdc主输出 + 12 Vdc辅助输出，能效等级达到80 Plus Titanium（钛金级），在50%负载下效率高至96%以上，可显着降低数据中心的能源损耗和散热成本，并具有支持热插拔、主动均流、PMBus™数字管理接口等关键特性，采用紧凑的1U设计，在极小的1U空间内实现了3200W的高功率输出，有效节省了机架空间。

这款3200W的高功率模块是构建高密度计算集群的理想选择，可适配主流AI服务器架构，该模块符合Intel CRPS标准，可灵活适配OCP、NVIDIA MGX等主流AI服务器架构，并支持GPU加速计算，专为满足AI训练和推理中GPU服务器的高负载需求而设计。

D1U74T-W-3200-54-HB3C具有高可用性与灵活性，支持N+1冗余和热插拔功能，并支持多个模块并联运行，便于在线维护和功率扩展，并配备PMBus™/I2C数字接口，可实现对电源的实时控制、编程和远程监控等智能管理功能。此外，该产品还具有宽输入电压范围，支持全球通用的宽交流输入电压，适应不同地区的电网环境。

Murata的D1U74T-W-3200-54-HB3C前端电源模块，凭借其3200W的高功率、钛金级的能效、智能化的管理能力和高可靠性设计，准确地满足了AI服务器对电源的严格要求。它是应对AI算力带来的高功耗挑战，构建稳定、优效、可扩展的AI数据中心的关键组件。

D1U74T-W-3200-54-HB3C前端电源模块

中间总线转换器是连接前端电源

和后端负载的关键一环

在典型的AI服务器电源架构中，中间总线转换器（IBC）是连接前端电源和后端负载的关键一环。在AI服务器电源架构中，AC-DC电源架（Power Shelf）中的电源模块（PSU）负责将交流电转换为48V或54V的直流电，DC-DC则由IBC接手工作，将48V/54V的电压有效地转换为12V的中间总线电压，接着板上的电压调节模块（VRM）再将12V电压转换为CPU、GPU等核心芯片所需的低微电压（如1V以下）。

针对AI服务器高算力带来的电力需求，Murata推出了MPQXXX系列（例如MPQ800-12V67-L48NBMC）等IBC产品，它们在板级电源转换架构中扮演着关键角色。以MPQ800-12V67-L48NBMC为例，它支持800W输出功率，输入电压为40V - 60Vdc，输出电压为12Vdc，输出电流最大125A，效率高至97%，外形尺寸仅有1/4砖（58.42 x 36.83 x 15.0 mm），可在-40℃至+125℃温度范围工作，并通过UL62368-1安全认证。

MPQ800-12V67-L48NBMC拥有97%的较高转换效率，能有效降低能量损耗和发热，对高密度AI服务器至关重要，并具有高功率密度，在紧凑的1/4砖封装内实现800W输出，可节省宝贵的PCB空间，且支持数字控制与智能管理，并可选配PMBus™ 接口实现实时监控、故障管理和输出电压微调，支持完整的保护机制，集成过流、过温、过压保护，确保系统在异常情况下的安全，并具备高可靠性，2250V的隔离电压提供了出众的系统安全性和抗干扰能力。

Murata的MPQ800 IBC模块凭借97%的较高效率、800W的高功率密度、智能化的数字控制和完整的保护功能，准确满足了AI服务器对板级电源转换的严格要求。

MPQ800-12V67-L48NBMC数字控制

隔离式中间总线变换器

扮演关键“48V至12V”电压转换环节

角色的充电泵

在AI服务器的板级电源转换架构中，充电泵（Charge Pump）产品在关键的“48V至12V”电压转换环节扮演着至关重要的角色。它们与传统的中间总线转换器（IBC）功能相似，但凭借其特别的“无损”技术，在特定场景下能实现更高的效率和功率密度。

Murata的充电泵产品主要分为两类：一类是独立的充电泵模块，如MYCXXXX系列（像是MYC0409-NA）；另一类是集成了充电泵技术的POL（负载点）稳压器模块，如MYTXX系列（像是MYTNA1R84RELA2RA）。它们在AI服务器中分工合作，共同构成了从48V母线到核心芯片的完整优效供电链路。

MYC0409-NA是Murata UltraCP™ 系列的一款效率较高的48V至12V独立充电泵模块，采用专有的无损充电泵技术，专门用于将48V总线电压有效地转换为12V中间总线电压，其输入电压为20V - 60V（支持48V总线架构），输出电压为Vin/4（例如48V输入时输出12V），输出电流最大6A，输出功率最高72W，峰值效率高至96.5%，外形尺寸为11.5 x 9.5 x 2.0 mm，可在-40℃至+105℃温度范围工作。

MYC0409-NA具有特高效率与低发热，其无损充电泵技术可将转换器损耗降低约一半，从而使产品温度降低50℃或更多，通过高度集成，其封装尺寸远小于传统的砖块式IBC模块，有助于在紧凑的AI服务器板卡上实现分布式供电架构，并支持并联运行，通过简单地增加模块数量，即可灵活构建从低功率到高电流的系统。此外，MYC0409-NA还拥有完善的保护功能，集成使能控制、Power Good指示、频率同步、过流保护、过温保护、欠压锁定等功能。

在AI服务器中，MYC0409-NA可在AI加速卡或主板中，直接替代体积较大的传统IBC模块，将48V电压转换为12V，为后级的GPU、CPU、内存等负载供电，并可将多个MYC0409模块分散布置在靠近负载（如GPU）的位置，形成分布式供电架构，这能将布线损耗降低约60%，从而提高整体系统效率，且可通过并联多个MYC0409模块，构建一个大电流、优效的12V供电阵列，满足AI服务器中高功耗加速卡的需求。

另一方面，MYTNA1R84RELA2RA则是一款集成充电泵的POL稳压器，是Murata UltraBK™系列的一款两级DC-DC转换器，它巧妙地将充电泵技术与后续的降压稳压器结合，直接从12V母线为AI核心芯片提供超低压大电流供电。MYTNA1R84RELA2RA的输入电压为6V - 14.4V（适用于12V母线），输出电压为0.7V - 1.8V（可调），最大输出电流为4A，输出功率为7.2W，可在-40℃至+105℃温度范围工作。

MYTNA1R84RELA2RA还内建很高集成度的“Ultra Block”，在一个很薄的封装内集成了包括电感在内的所有无源器件，并采用两级优效架构，内部采用双相充电泵作为第一级，再配合第二级稳压器，实现了非常高的转换效率，其纤薄设计，典型高度仅为2.1mm，非常适合放置在AI加速卡背面等对高度有严格限制的区域，并具有完备的保护机制，集成输出过流保护、短路保护和过温保护，确保在负载故障等异常情况下的系统安全。

MYTNA1R84RELA2RA在AI服务器中可为核心芯片供电，作为最后一公里的POL稳压器，直接放置在GPU、CPU、AI ASIC等核心芯片附近，将其所需的12V电压有效转换为1V以下的特低压核心电压，并可解决高密度布局难题，凭借其微小尺寸和纤薄高度，可以便利地集成在AI加速卡日益紧凑的布局中，为高密度计算提供支持。

结语

在AI算力竞赛进入白热化的今天，供电能力已成为制约系统性能释放的关键瓶颈之一。Murata所提供的并非单一器件，而是一套经过验证、协同优化且覆盖全链路的完整电源解决方案。从机柜级的MWOCES电源机架，到板载的MPQ800 IBC模块，再到紧贴芯片的MYC系列充电泵与POL转换器，Murata通过其出众的工程能力，将优效、高功率密度和高可靠性融为一体，这不仅帮助数据中心运营者显着降低了电力损耗和散热成本，更在有限的物理空间内释放了AI服务器的最大计算潜能。对于寻求构建稳定、优效且可扩展AI基础设施的开发者与企业而言，Murata的完整电源方案无疑是一个值得深入评估与信赖的选择。