配电网络 (PDN) 是一切电源体系的骨干部分。跟着体系电源需求的不断上升，传统 PDN 承受着供给满足功能的巨大压力。关于功耗和热办理而言，首要有两种办法能够改进 PDN 对电源体系功能的影响。一是运用更大线缆、连接器和更厚主板电源层削减 PDN 电阻；二是在给定的传输功率下，进步 PDN 电压以减小电流，这答应运用更小的线缆、连接器和更薄的主板铜箔电源层，然后可减缩相应的尺度、本钱和分量。
多年来，工程师一向运用第一种办法，由于该办法与数十年来为单相 AC 及 12V DC-DC 转化器及稳压器构建的大型生态体系兼容。其它原因还包括 DC-DC 转化器拓扑功能缺乏，无法高效将更高电压直接转化为负载点 (PoL) 电压，以及这些电压更高的转化器及稳压器的相关费用等。
但是，现代电源规划运用第二种办法的越来越多，进步 PDN 电压。这一趋势的推动力源于体系负载功率的明显进步。以数据中心为例，人工智能 (AI)、机器学习和深度学习的参加，使机架功率敏捷上升到了两倍，到达 20kW规模，而超级核算机服务器机架则已挨近 100kW 或更高。
抱负的负载点电源体系。稳压器在 Vin = Vout 时供给最高功率。大电流供电最挨近负载点时功率最高，然后可最大极限下降 I2R 损耗。
这一电源需求的添加促进体系工程师对其整个 PDN 进行了从头评价，从机架到机架内部的配电，甚至服务器刀片上的 PDN，无一例外，由于现代 CPU 和 AI 处理器功耗更大。机架功率为 5kW 水平常，单相 AC到机架 是正常的。然后将 AC 转化为 12V，配送给服务器刀片。功率为 5kW 时，PDN 电流为 416A (5kW/12V)，配电经过很多线缆进行。
处理器功率大约从 2015 年开端急剧上升，因而机架电源上升到了 12kW。所以，有必要在 12V PDN 的机架内对 1kA 电流进行办理。OCP (敞开核算项目) 联盟成员首要包括云核算、服务器和 CPU公司，该联盟将自始自终地开展其 12V 机架规划。OCP 机架从线缆搬运到了母线排，并在机架内分配多个单相 AC 至 12V 转化器，以最大极限减缩机架到服务器刀片的PDN间隔以及阻抗。与以往机架供电的首要差异是，曾经来自于机架馈电的单相交流电为三相中的单相。
能够构建其自己的机架及数据中心处理计划的公司开端转而选用 48V 配电。这一战略将 12kW 机架的大电流 PDN 问题削减到了 250A，但为刀片服务器的功率转化带来了新的难题。
经过“最终一英寸”传输大电流，为高功率处理器设置了妨碍。Vicor 技能不仅可进步这一功能，并且还可简化主板规划。
机架电源超越 20kW 的规模时，服务器机架 PDN 规划将不断开展。人们为了保持 12V 原有体系的现状，在许多方面都得有立异，但数据中心引进AI的处理器稳态电流超越 1000安培、峰值电流挨近 2000安培时，就会让根据 12V传统的 PDN 不切实际。AI 的中心是功能，而 12V PDN 则会约束功能和竞争力。
为了处理高功率机架的许多难题，OCP 联盟正在向可包容 48V PDN 的机架开展。从 12V 配电转向 48V，可将输入电流需求下降 4 倍 (P=V×I)，将损耗锐减 16 倍（功耗 = I2R）。此外，轿车、5G、LED 照明和显示屏商场以及工业运用，也在向 48V 配电转型。因而，48V 电源转化器生态体系正在迅猛开展，转用 48V有很好的商业含义。但不是一切的 48V 转化器拓扑及架构都相同。48V 转化器商场功能良莠不齐，这是一个值得细心考虑的实际情况。
由于高功能和电源功率位列高功率机架及数据中心需求的第一，有几家公司正在选用三相 AC 至 48V，为服务器刀片配电。别的，也可运用机架内分配的高电压 DC（380V，源自整流三相输入）。多家高功能核算公司正在将 HVDC PDN 用于功率高达 100kW 的机架。
为服务器刀片供电的 PDN 转化为 48V 时，刀片上的电源转化也有必要改动。这种改变导致了DC-DC 转化器与稳压器在架构、拓扑与封装的多种挑选。
48V 形式关于数据中心服务器而言还很生疏，但在路由器和网络交换机等通讯运用中却很遍及，由于它们运用的是可充电的 48V 铅酸备用电池体系。数据中心服务器中曾经运用的通用架构叫中心母线架构或IBA。IBA 包括阻隔式非稳压母线转化器，可将 -48V 转化为 +12V，供给给一系列多相降压稳压器，用于负载点。一些云核算公司和 HPC 公司开端为其 48V 体系仿制了这一架构，但在功率添加而 PoL 电压降至 1V 以下时，规划人员开端寻觅可代替的架构和拓扑。
电源体系架构、开关拓扑和封装关于高功能高密度规划而言十分重要。跟着 AI 及 CPU 处理器电流的添加，由于稳压器和 PoL 之间的PDN 电阻影响，PoL处功率传递电路的密度成为人工智能运用中最要害的元素。
业界一流的最新 AI 处理器具有大约 1kA 的稳态电流，峰值电流达 1.5kA 至 2kA。考虑到处理器惯例多相降压稳压器输出的典型 PDN 电阻在 200 至 400µΩ 之间，所带来的 PCB 功耗为稳态 (P = I2R) 200-400W，关于任何体系来说，都太高了，底子无法处理。
PDN 损耗成了 DC-DC 稳压器规划功率及功能的主导要素。这是一个负载点问题，并且进步电压底子不现实（PoL 电压在快速下降，以保持摩尔定律的有效性），因而仅有可行的办法是削减 PDN 电阻，将稳压器尽量接近处理器安置。在多相降压稳压器的事例中，通常会占用 16-24 个相位，才干支撑 AI 处理器的大电流。这不是一种高电流密度计划，无法处理 PDN 功耗问题。
分比式电源架构
IBA 的代替计划是 Vicor 的分比式电源架构 (FPA)，它包括前置稳压级 (PRM)和紧随其后的变压级 (VTM)。这一专有架构可优化每个阶段的功能。PRM 履行非阻隔（48V 为安全超低电压 SELV）稳压。其 48V 输入经过严厉稳压，可供给 48V 输出，所需的 PoL 电压在 VTM 中转化，VTM 是一款固定比率转化器，输出电压为输入电压的固定份额。
MCM 模块能够供给大电流，其可紧挨着处理器安置，能够在主板上，也能够在处理器基板上。这种近间隔安置不仅可最大极限下降 PDN 损耗，并且还可削减电源所需的处理器基板 BGA 引脚。
这种架构及其功能都可经过 PRM 及 VTM 中运用的专有拓扑增强。PRM 运用零电压开关拓扑，而 VTM 则运用专有谐振高频率正弦振幅转化器 (SAC) 拓扑。转化为 PoL 电压，可运用零电压和零电流开关。VTM 实际上是一款 DC-DC 变压器，电压以 1/K 的比率下降，电流则按 K 因数添加。VTM也叫电流倍增器，是一种高电流密度 PoL 转化器。（新产品现在可到达 2A/mm2。）它可紧挨着处理器安置，由于它选用立异 ChiP 封装技能并支撑高密度集成磁组件。
这种水平的高电流密度可为规划人员供给极大的灵活性。工程师可根据处理器电流，在横向供电或纵向供电（LPD 及 VPD）之间做出挑选。在 LPD 中，电流倍增器安置在 AI 处理器的几毫米规模内，可在同一个基板上，也能够直接在主板上，然后可将 PDN 电阻降至大约 50µΩ。
纵向供电 (VPD) 可进一步消除配电损耗及 VR PCB 板面占用。VPD 与 Vicor LPD 处理计划相似，在电流倍增器或 GCM 模块中添加了对旁路电容的集成。
为了进一步进步功能，VPD 将电流倍增器移到了处理器的正下方，在那里其输出功率引脚位图与其上方的处理器电源引脚的距离和方位十分符合。此外，电流倍增器封装还集成高频率大容量电容器，其一般坐落主板或基板上的处理器的正下方。这种电流倍增器叫齿轮传动电流倍增器(GCM)。VPD 可将 PDN 电阻降至令人难以置信的5 至 7µΩ，然后可协助 AI 处理器完成其真实的功能。
关于如此杂乱的电源问题，一个全体的规划办法才干保证获得成功的高功能成果。需要对架构、拓扑以及封装进行立异，才干处理最艰巨的电源应战。进步 PDN 的电压，可处理很多体系功能应战。下降 PDN 电阻是敞开新一代 HPC 电源大门、实现 AI 许诺的要害。
