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AIDC电源测试难点和对策:高功率/大电流/EDPP动态测试

近几年大语言模型参数规模呈指数级增长,目前主流模型参数均达数千亿,诸如2026年2月阿里云发布通义千问Qwen3.5为3970亿,2026年4月Deepseek发布V4Flash为2840亿,2026年6月智谱AI发布GLM-5.2为7440亿,2026年7月腾讯发布腾讯混元HY3(正式版)为2950亿等。部分超大模型参数甚至达到万亿级别,例如2026年4月Deepseek发布V4Pro为1.6万亿,2026年6月MoonshotAI发布KimiK2为1万亿等。AI大模型参数规模快速增长使其在处理复杂任务、理解语言和逻辑推理功能中凸显优势。研究发现,当模型参数规模达到临界点时,其性能产生“涌现能力”飞跃。

以上发展加速推动算力需求从“可用”向“超大规模”跃迁。从需求结构看,在训练侧随着参数升级,单次训练消耗算力增长,在推理侧随着AI应用大规模落地,实时计算需求激增并逐渐成为算力消耗主力。推动数据中心内部的算力结构经历根本性变革,核心正从以CPU为主通用算力,快速转向由大规模GPU及AI加速卡集群构成智能算力,智能计算中心(AI Data Center,AIDC)已成为新型数据中心主导形态。

AIDC首要特征即为高功率密度,与传统机柜6-8kW功率相比,满载GPU机柜功率通常在30kW-50kW,峰值超过 300kW,带来能源供给三重挑战。

第一,功率密度剧增导致总能耗激增,AIDC能源消耗速度约为电网新增电力速度四倍,全球AIDC新增装机功率预计从2024年10.5GW激增至2030年40.3GW,对区域电力供应造成巨大压力,电力供应也成为主要制约因素。为发电地点、AIDC建设选址及更高效系统、芯片和软件架构的根本性转变奠定了基础。

第二,单服务器和机柜功率密度不断提升,交流电源和负载需具备大功率带载和主从并机扩展能力,满足集成机柜级电源系统(Power Rack)600kW+至1MW以上功率需求。传统交流架构与48V直流架构暴露效率瓶颈与物理极限,转换链路长,转换效率通常仅82%-88%,高电流导致铜耗与空间占用激增。为应对功率密度持续攀升,供电架构从传统48V正向800V 高压直流(HVDC)演进,HVDC系统提升电压等级,减少线缆占用、提高能效,并更易耦合风电、光伏等直流侧绿色能源,推动数据中心向“从电网到芯片”全链路直流化演进,同时对数据中心内部供电架构和散热效率提出更严苛要求。

第三,GPU负载功率呈现微秒级剧烈跳变,同时产生传统服务器不可能出现的同步瞬时功耗需求。例如NVIDIA H100热设计功耗(Thermal Design Power,TDP)标称700W,实际训练任务中矩阵运算与数据加载交替进行,GPU功耗在数百瓦范围内快速波动。AI服务器GPU/CPU从待机状态到运行模式,电流斜率需>几十A/μs,远超回馈负载电流变化率。NVIDIA面向开放加速器基础设施(Open Accelerator Infrastructure,OAI)公开资料显示瞬态功率参数为2×TDP可短至20μs、1.75×TDP可持续2ms、1.5×TDP可持续5ms。当数千卡GPU同时初始化训练时,机架级电流需求在几ms内激增,而供电基础设施需要10至20s才能调节功率,两者存在明显时差。意味着供电系统必须按瞬态功率决定裕量来设计,而不是按传统平均功率选容量。

以上供电架构剧变导致电源测试不再满足简单静态参数验证,而是转向高动态、大功率回馈、全链路系统级验证,带来测试体系重构。

1,800V HVDC成为主流方向

传统IDC 48V母线在单柜>200kW算力场景下电流过大、损耗高,新一代AIDC采用800VDC机柜电源架(Power Shelf 架构)母线,搭配固态变压器(Solid-State Transformer,SST),减少AC-DC变换层级,降低传输损耗。要求测试设备满足更高电压、高压绝缘、拉弧、故障短路、热插拔时序验证,同时800V相关标准未完全统一,大量研发验证需求带来增量市场。

2,GPU负载测试是最大难点

极端功率状态测试(Extreme Delta Power Profile,EDPP )测试模拟瞬时脉冲功率AI训练任务,GPU在μs级从空载跳变到满功率再瞬间回落到空载(0→100% 负载跳变),即EDPP动态脉冲功率。应对静态测试合格电源单元(Power Supply Unit,PSU)/PowerShelf上机后易出现的电压跌落、振荡、保护误触发等场景。

Open Rack V3规范明确要求电源必须支持短时160% 峰值功率(几百μs),EDPP测试过再通常为额定功率的100%-180%,部分场景会高达200%。这是当前电源厂商和测试仪器厂商集中攻关核心指标。

3,板级供电演进

传统板上横向供电(Lateral Power Delivery, LPD)已达瓶颈,垂直供电(Vertical Power Delivery,VPD)技术中下一代GPU核心电压 < 1V、峰值电流可达 2000~5000A进入样机测试阶段。超低电压超大电流测试需求对高速采集和微小电压压降测量提出更高要求。

4,整机柜兆瓦(MW)级系统测试需求爆发

测试对象从单台PSU,向上扩展到Power Shelf、电池备用单元(Backup Battery Unit,BBU)、SST、整机机柜,甚至多机柜联动MW级系统验证,需要多台仪器同步并联及能量回馈才能承受测试能耗及散热成本。

应对以上需求,今年主流仪器厂商集中发布AIDC高动态回馈式负载方案,重点面向Open Rack V3规范和800V PowerShelf大功率高速电子负载,可模拟GPU真实EDPP负载波形,功能包括微秒级负载切换、支持160% 短时峰值脉冲、多机并联扩展至兆瓦级及能量回馈等。为满足BBU电池/超级电容单元在主电源故障时无缝接入大功率负载,测试项目不只容量,增加验证故障切换时序、大电流冲击、循环寿命、BMS与电源协同联动。

大功率回馈负载、双向直流源、高速功率分析仪等高端机型以往以海外品牌为主,目前AIDC项目预算压力增大,本地化定制动态波形、自动化测试系统需求增长,国产仪器厂商(ITECH等)在AIDC电源测试项目中客户接受度快速提升。尤其是ITECH 9 月下旬发布MW级AIDC电源全栈测试方案,覆盖PSU/PowerShelf/BBU/SST全链路。

在AI算力需求强劲驱动下,我国AIDC市场呈现建设与投资双增长积极态势。“十五五”规划将人工智能置于核心战略位置,明确提出实施“人工智能+”行动,以AI技术赋能经济社会各领域。加快形成全国一体化算力体系,构建自主可控、安全可靠AI算力基础设施。政策与技术双轮驱动推动数据中心供给规模扩张与结构转型。据统计,未来三年AI算力需求年复合增长率(Compound Annual Growth Rate,CAGR)达49%,远超传统算力增长。AIDC电源测试是当前功率电子测试赛道增长最快的细分市场之一,国产测试设备正在快速占领份额。

面向AIDC电源研发测试用主推(更多AIDC电源测试设备欢迎洽谈):

一、ITECH IT7800系列大功率可编程交/直流源是集人性化编程功能,全新触控界面以及丰富的数据波形分析能力于一体的全新一代大功率可编程交流电源/直流电源。采用碳化硅(SiC)技术,高功率密度设计,在1U的体积内功率可达6kVA,3U的体积内功率可达15kVA。通过主从并联,还可以提供高达960kVA的大容量交直流输出。LCD触摸屏设计,配合直观简便的UI界面让用户可以快速流畅的使用操作。

核心参数:

  • 电压:350V;电流:360A

  • 功率:60KW

  • 分辨率:0.01V/0.01A

二、ITECH IT8100系列高速大功率直流电子负载是新一代图形化可编程电子负载,结合触摸屏与图形化界面,提升参数设定与波形编辑的便捷性。在仅3U空间内实现最高7.2kW功率密度(150V机型),支持光纤主从并机,轻松扩展功率范围。提供150V、600V、1200V三种电压规格,功率范围覆盖2kW至64.8kW,具备高速电流爬升能力与多种工作模式,如动态模式、自动测试、基础与进阶带载模式,广泛适用于电源模块、AI服务器电源、燃料电池、充电桩、功率电子及工业电机等测试场景,为研发与产线测试提供强大支持。

核心参数:

  • 电压:150V;电流:800A

  • 功率:10KW

  • 分辨率:0.01mV/0.01mA

三、ITECH IT7900EP系列高性能回馈式电网模拟器提供用户一体化测试解决方案,全系列采用碳化硅(SiC)技术,可以是一台大功率交流电源,也可以作为电网模拟器使用,同时也是一台回馈式的交/直流电子负载。全四象限运行,高效的回馈能力可以将电能无污染的回馈电网,满足环保需求的同时也节省了大量用电和散热成本。紧凑式、模块化、高效率的结构设计,使IT7900EP可以在3U的体积内提供21kVA的功率,主从并联更可扩展功率至1MVA以上。采用基于彩色触摸屏的用户界面,可以直接定义不同波形,丰富的操作模式满足用户单相,三相,反相的测试需求,为测试提供了较高的灵活性,可以广泛应用于光伏、储能系统、新能源汽车等多个领域。

核心参数:

  • 电压:350V;电流:420A

  • 功率:84KW

  • 分辨率:0.01V/0.01A

东方中科专注科技租赁领域二十二年,科技租赁业务始于2004年,已成为众多大型知名企业的稳定核心供应商,同时是更多初创/中小微企业的一站式服务商。

深耕新一代科技研发/生产领域,与品牌原厂紧密合作(原厂授权租赁合作方),依托上市资本优势,不断扩充多类别优质资产库,并辅以国际租赁贸易,建立“中短期租赁 + 长期以租代买 + 校准运维管理 + 二手/国产仪器销售”综合服务体系。业务线涵盖5G/6G通信、低轨卫星(NTN)、汽车电子、IIoT、高速数据通信、IC研发/量产测试、CNC、SMT、理化分析、光通信等主流品牌研发/生产仪器解决方案。同时大力拓展国产品牌仪器解决方案。

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秉承“科技无限、服务创新”宗旨,东方中科为客户提供更丰富、更经济、更全面专业服务,致力于成为中国领先的测试技术和科技服务公司。

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