么是模塊電源？其將交流電轉換為直流電，再將直流電轉為 48V、12V、5V、3.3V 及以下的不同大小的直流電壓輸出，為設備、內部單板、芯片等各個部件供電。不言而喻，模塊電源是一切電子設備的基礎。沒有它，通信設備、IT 設備、終端都無法運行。沒有它，不管是如今的移動互聯(lián)生活，還是未來萬物智聯(lián)時代，都無從談起。

如今，隨著千行百業(yè)數字化轉型與智能社會的到來，海量數據傳輸和處理對 ICT 設備的功耗要求越來越高，對模塊電源的性能與效率要求也隨之提高。那未來模塊電源將迎來怎樣的發(fā)展趨勢？2021 年 1 月 22 日，華為數字能源發(fā)布模塊電源未來趨勢。

兩大趨勢呼喚模塊電源變革創(chuàng)新

當前，以 5G、數據中心、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網等為代表的新基建正推動各行各業(yè)數字化轉型，加速萬物互聯(lián)的智能社會到來。這場數字化變革下，海量終端產生的數據將爆炸式增長，為了傳輸和處理這些數據，各行各業(yè)都面臨著功耗挑戰(zhàn)，比如 5G 網絡整體功耗相對 4G 將翻倍，數據中心隨著算力大幅提升功耗也隨之翻倍。

分析數據顯示，預計到 2025 年，全球通信站點數量將增至 7000 萬個，年耗電量超過 6700 億度；數據中心將增至 2400 萬機架，年耗電量超過 9500 億度；泛工業(yè)場景，僅軌道交通、工業(yè)制造行業(yè)年耗電量將超過 16 萬億度；智能終端數達 400 億部，年耗電量也將高達 2100 億度。數字化轉型和萬物智聯(lián)給社會帶來的能耗壓力將越來越大。

與此同時，節(jié)能減排已成為全球發(fā)展主題，一場能源革命已在全球范圍內掀起。比如，為節(jié)約資源和保護環(huán)境，我國已提出 2030 年前達到碳達峰，2060 年實現(xiàn)碳中和，日韓也提出了在 2050 實現(xiàn)碳中和。未來，包括 IT 領域、通信領域、工業(yè)領域、以及消費電子領域的各行各業(yè)必將會越來越重視綠色發(fā)電、高效地用電。

基于以上兩大背景，華為發(fā)布了模塊電源的六大發(fā)展趨勢，助力全行業(yè)數字化升級。

模塊電源六大發(fā)展新趨勢

華為數字能源產品線副總裁兼模塊電源領域總裁秦真指出，在千行百業(yè)數字化轉型以及全球能源變革的大背景下，模塊電源將向“數字化”，“小型化”，“芯片化”，“全鏈路高效”，“超級快充”，“安全可信”六大趨勢發(fā)展。

數字化

傳統(tǒng)電源都是采用模擬控制技術的“啞設備”，不知道其內部工作狀態(tài)，也無法預測其使用壽命，只有設備發(fā)生故障后，才知道電源出問題了，這使得管理和運維工作非常被動。而能源數字化通過部件級、設備級和網絡級數字化，可實現(xiàn)電源可視，可管，可優(yōu)，壽命可預測。

一方面，設備部件采用全數字控制，可與負載聯(lián)動節(jié)能、調優(yōu)，在線升級，以及實時上報工作狀態(tài)和故障；另一方面，通過網絡連接云端，可在云端就能看到電源內部的電壓、電流、頻率等工作狀態(tài)，實現(xiàn)數據可視可管、設備可視可控，同時，通過引入 AI 還能精準的預測電源故障和壽命，以及提升整個電源系統(tǒng)的效率。

小型化

隨著數據量倍增，功耗及算力持續(xù)提升，電源的高密小型化已是必然趨勢。尤其是隨著近幾年數字化電源發(fā)展，預計高密化發(fā)展趨勢會更加迅猛。當前服務器電源的功率密度約為每立方英寸 100W 左右，預計到三五年之后這個值將會翻一番，達到 200W 以上；二次模塊目前為每立方英寸 300W 左右，三五年之后預計將達到 600W 以上。

那如何實現(xiàn)電源的高密小型化？主要有高頻、器件集成、3D 布局等技術，比如將工作頻率提高到 MHz 級，通過磁集成技術和 3D 布局設計來節(jié)省空間和提升效率，同時 MOS 管也將向包括碳化硅、氮化鎵等化合物半導體材料發(fā)展。

芯片化

電源芯片化，指基于半導體封裝技術和高頻集成技術實現(xiàn)傳統(tǒng)電源 PSiP（Power Supply in Package）化。電源模塊將逐漸由原來的 PCBA 形態(tài)向塑封形態(tài)演進，并從獨立硬件向軟硬件耦合的方向發(fā)展。簡單的講，電源芯片化使得傳統(tǒng)電源就像現(xiàn)在的芯片一樣塑封，肉眼看不到任何電阻、電容、電感、MOS 管等傳統(tǒng)功率器件，也省去了單板調測環(huán)節(jié)，不僅功率密度可提升約 2.3 倍，而且可以提升可靠性及環(huán)境適應能力。

全鏈路高效

當電源各部件的效率做到極致后，如何進一步實現(xiàn)高效節(jié)能？電子設備的供電鏈路是包括了從發(fā)電到輸電，再到設備內部的一次、二次、三次電源轉換的端到端架構。通過重構端到端架構，實現(xiàn)從部件到設備再到網絡的全鏈路高效節(jié)能，是另一大發(fā)展趨勢。比如，通過數字電源供電架構實現(xiàn)模塊靈活組合，智能匹配負載；通過服務器電源雙輸入架構代替?zhèn)鹘y(tǒng)的單輸入供電模式來實現(xiàn)高效供電。再比如，目前大多數廠家只關注一次電源，二次電源的效率，卻忽略了板載電源“最后一厘米”的供電效率，而華為不僅提升了前兩級電源的能效，還通過先進的碳化硅、氮化鎵材料，以及基于數字化模型的自定義 IC 與封裝、拓撲與器件強耦合設計，進一步提升了板載電源的效率。

超級快充

手機不充滿電就不出門，看到電量只剩一格，你一定會惴惴不安，趕緊去充電。現(xiàn)代人都集體患了一種病，叫“低電量焦慮癥”。如今各種智能終端已成為我們生活和工作不可或缺的一部分，但隨著直播、游戲、視頻等應用越來越普及，終端的耗電量隨之加大，電池續(xù)航短板越來越突出，人們的“低電量焦慮癥”也越來越嚴重。

如何治愈？華為率先提出了“2+N+X”概念，即將有線、無線兩種快充技術集成到 N 類產品（比如插排、墻插、臺燈、咖啡機、跑步機等），應用于 X 種場景（比如家居、酒店、辦公、車內等），以后用戶出行不需要再隨身攜帶充電器、充電寶等，真正實現(xiàn)超級快充無處不在，充電隨時可用，讓快充成為一種習慣，讓快充技術成就極致的智慧生活體驗。

安全可信

首先是硬件可靠。以通信領域為例，通信站點設備故障大部分因電源問題引起，面向未來 5G 網絡賦能千行百業(yè)數字化轉型，其穩(wěn)定性關系著企業(yè)生產能否正常運行，顯然硬件系統(tǒng)的可靠性非常重要。再以“隨時隨地超級快充”為例，其嵌入到插排、臺燈、汽車等設備里，對發(fā)熱、防漏電、防爆防燃等安全性要求當然也非常高。

再則是軟件安全。功率器件的數字化，管理云化提升了效率，也帶來了潛在的網絡安全威脅，因此，除了要求電源本身的硬件可靠，軟件安全也是必選項。只有“軟硬結合”，才能保障系統(tǒng)的韌性、安全性、隱私性、可靠性、可用性，讓各行各業(yè)放心地使用高效的電源。

首次開放合作助力行業(yè)數字化升級

秦真介紹，華為在模塊電源領域已深耕多年，與華為公司的歷史一樣久遠。只不過，過去華為模塊電源只服務華為內部。在華為內部，模塊電源包括了一次電源、二次電源和三次電源：一次電源指從交流電轉換為直流電；二次電源指再將直流電轉換為 12V、5V、3.3V 等不同大小的直流電壓輸出，為電子設備內部單板供電；三次電源指進一步轉換為 3.3V 以下的直流電壓輸出，為芯片供電。截止 2020 年，華為內部的一次、二次和三次電源的累計發(fā)貨量已達 3 億多片。正是這些模塊電源支撐了整個華為公司所有的 ICT 設備服務于全球各行各業(yè)。

如今，面對行業(yè)數字化轉型中遇到的能耗挑戰(zhàn)，華為正式將這一內部能力開放，并聚焦泛 CT、泛 IT、泛工業(yè)和消費電子四大領域，打造高效、高密、高可靠、數字化模塊電源，以成就全球合作伙伴，助力各行各業(yè)實現(xiàn)產業(yè)升級。

在泛 CT 領域，華為將引領電源向芯片化轉型；在泛 IT 領域，華為具備從發(fā)電端到機柜再到設備內部芯片的端到端全鏈路供電解決方案，基于此能力華為將重構全鏈路供電架構，以提升算力和能效；在泛工業(yè)領域，華為將打造高可靠的模塊，以服務像軌道交通、工業(yè)機器人等復雜且苛刻的工業(yè)場景；在消費電子領域，華為也會將積累多年的快充模組拿出來服務合作伙伴，幫助千行百業(yè)實現(xiàn)超級快充無處不在。

秦真表示，未來華為模塊電源將基于 30 多年的技術積累，持續(xù)扎根電力電子技術，融合跨領域技術，加大在材料、封裝、工藝、拓撲、散熱、算法耦合等方面的投入，打造高密、高效、高可靠及數字化供電方案，與合作伙伴一起，助力產業(yè)升級，為消費者構筑極致體驗。
編輯：hfy