超小型電源解決方案可減少數據中心服務(wù)器的發(fā)熱量

隨著(zhù)云計算的普及以及 2020 年 5G 服務(wù)的興起，除了在互聯(lián)網(wǎng)上傳播的文檔、圖像和音頻等既有內容之外，還會(huì )傳播視頻和游戲等內容，這也導致了數據量的大幅增加。對人工智能 (AI) 等技術(shù)進(jìn)步以及大數據和物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 技術(shù)的充分運用，推動(dòng)形成了數字化轉型 (DX) 的強勁趨勢。為了支持這些技術(shù)的發(fā)展，需要配備能夠處理大量數據的高性能服務(wù)器。數據中心^*1 是專(zhuān)門(mén)用于維護和管理存儲大量數據的服務(wù)器的設施。隨著(zhù)信息量的迅速增長(cháng)，功耗和電力成本的增加已成為數據中心必須面對的嚴峻問(wèn)題。

數據中心能耗預測（全球）

來(lái)源：日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省/Green IT Promotion Council（綠色 IT 促進(jìn)委員會(huì )）預測 (2008)

降低服務(wù)器發(fā)熱量和數據中心功耗的技術(shù)挑戰

數據中心通常需要大量/高速通信環(huán)境、高級安全保證、可靠的抗震設備和內部發(fā)電機，以及放置服務(wù)器的空間。要在這些條件下維持運行，功耗是一大挑戰。

數據中心的功耗主要來(lái)自 IT 設備，包括服務(wù)器和用于冷卻散熱的空調。這些設備運行產(chǎn)生的功耗預計會(huì )進(jìn)一步增加。

數據中心需要大量高性能的服務(wù)器來(lái)高速處理大量數據，這會(huì )增加功耗和發(fā)熱量，進(jìn)而使數據中心溫度升高。這一情況可能會(huì )導致服務(wù)器或系統故障，因此需要冷卻降溫。但是，用于冷卻服務(wù)器的空調也需要電力，從而會(huì )進(jìn)一步增加數據中心的總功耗。這是一個(gè)結構性問(wèn)題。如今，隨著(zhù)可持續發(fā)展目標 (SDG) 日益受到關(guān)注，需要全社會(huì )共同努力來(lái)實(shí)現節能。為順應這一發(fā)展趨勢，同時(shí)降低成本，數據中心面臨著(zhù)如何降低功耗的重大挑戰。

雖然數據中心也在努力降低功耗，包括促進(jìn)直流供電和提高整個(gè)中心的空調效率，但根本解決方案是減少服務(wù)器本身產(chǎn)生的熱量。為此，需要提高電子電路的功率效率，其中包括可看作服務(wù)器核心的半導體集成電路 (IC)。但是，為服務(wù)器 IC 供電的電源由于尺寸問(wèn)題無(wú)法放置在 IC 附近，因此需要較長(cháng)的布線(xiàn)，從而帶來(lái)功率損耗^*2 并且會(huì )產(chǎn)生熱量，這又成為了另一個(gè)挑戰。

實(shí)現超高電流密度

與其他同類(lèi)產(chǎn)品相比，μPOL 提供的解決方案尺寸縮小了一半，同時(shí)提供超過(guò) 1W/mm³ 的高功率密度。

超小直流-直流轉換器解決方案降低服務(wù)器的總能耗

為了解決這個(gè)難題，TDK 近期開(kāi)發(fā)了一款超小型直流-直流轉換器^*3（3.3 mm × 3.3 mm × 1.5 mm，6A 輸出電流），能夠以超小尺寸實(shí)現超高電流密度。因此可以靠近 IC 放置，避免因布線(xiàn)產(chǎn)生功耗，有助于防止服務(wù)器發(fā)熱。將超小型直流-直流轉換器靠近 IC 放置是 TDK 最初的構想，產(chǎn)品名稱(chēng) μPOL? 為注冊商標。POL 代表“負載點(diǎn)”，表示靠近放置。

除了尺寸小、密度高之外，它還具有出色的散熱特性，輸出幾乎不會(huì )受溫度變化的影響，而以往的產(chǎn)品在自身溫度升高到 60℃ 左右時(shí)輸出電流就會(huì )發(fā)生變化。所以該產(chǎn)品可以貼裝在通常很難貼裝且沒(méi)有空氣流動(dòng)的^*4 電路板背部，從而顯著(zhù)提高設計靈活性。因此，該產(chǎn)品可以節省電子電路空間，降低整個(gè)系統的功耗。

 μPOL 不僅可以高效地用于數據中心 IC，還可用于網(wǎng)絡(luò )、信息/電信、基站以及數碼相機等精密設備中的 IC。它還有助于串行總線(xiàn)^*5實(shí)現高速數據通，進(jìn)而推動(dòng)實(shí)現 DX。

μPOL 由美國一家從事電源 IC 設計的創(chuàng )業(yè)公司 Faraday Semi 開(kāi)發(fā)的，該公司于 2018 年被 TDK 收購。這款全新解決方案通過(guò) 3D 貼裝技術(shù)^*8，將 Faraday Semi 開(kāi)發(fā)的高性能 IC 與 TDK 原創(chuàng )封裝技術(shù) SESUB^*6 以及利用磁技術(shù)的 TDK 電感器^*7融合為一體。 μPOL 以超小尺寸實(shí)現了目前業(yè)內頂尖水平的電流密度，充分體現了創(chuàng )業(yè)公司的技術(shù)實(shí)力和創(chuàng )造力以及擁有 85 年歷史的 TDK 核心技術(shù)水平。

將Faraday Semi 的 IC 嵌入 TDK 3D 封裝技術(shù)的 SESUB 基板中，然后與 TDK 的電感器集成在一起并縮小了尺寸和高度，從而最終構成了 μPOL 解決方案。

μPOL 集成了多個(gè)電子元件

全球最小的直流-直流轉換器 μPOL，3.3 mm × 3.3 mm × 1.5 mm 尺寸可實(shí)現 6A 輸出電流，5.8 mm × 4.9 mm × 1.6 mm 尺寸可實(shí)現 12A 輸出電流。請參閱TDK 產(chǎn)品中心 了解詳細信息。

微型直流-直流轉換器 μPOL?

術(shù)語(yǔ)：

1.   數據中心： 一個(gè)通用術(shù)語(yǔ)，表示在其中安裝和運行服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò )設備等 IT 設備的設施/建筑物。在數據中心中，專(zhuān)用于互聯(lián)網(wǎng)連接的數據中心過(guò)去稱(chēng)為互聯(lián)網(wǎng)數據中心，但隨著(zhù)數據的爆發(fā)式增長(cháng)，現在這些設施通常稱(chēng)為數據中心。

2.   功率損耗： 在電力傳輸過(guò)程中以熱量形式損耗的部分電能。

3.   直流-直流轉換器： 將直流轉換為直流的供電設備。

4.   氣流： 指的是電子電路中的空氣流動(dòng)。在設計電子電路時(shí)，通常需要考慮氣流以便對 IC 和部件進(jìn)行冷卻散熱。

5.   串行總線(xiàn)： 在計算機或電子器件內部交換數據，以及在機器和外部設備之間進(jìn)行外部數據交換的通道稱(chēng)為總線(xiàn)。串行總線(xiàn)一次一位按順序傳輸數據。

6.   SESUB： 半導體嵌入式基板將 IC（即半導體）嵌入樹(shù)脂基板，對被動(dòng)元件或其他元件進(jìn)行三維貼裝以實(shí)現模塊化的技術(shù)。

7.   電感器： 導線(xiàn)線(xiàn)圈纏繞在磁性材料上的電子元件。它具有去除噪聲、提取目標信號、信號濾波以及穩定電壓的作用。

8.   3D 貼裝技術(shù)： 分層放置半導體 IC 芯片以實(shí)現封裝的技術(shù)。