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生活，還是未來萬物智聯時代，都無從談起。

如今，隨著千行百業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展趨勢？2021 年 1 月 22 日，華為數字能源發布模塊電源未來趨勢。

兩大趨勢呼喚模塊電源變革創新

當前，以 5G、數據中心、人工智能、工業互聯網等為代表的新基建正推動各行各業數字化轉型，加速萬物互聯的智能社會到來。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，各行各業都面臨著功耗挑戰，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；泛工業場景，僅軌道交通、工業制造行業年耗電量將超過 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給社會帶來的能耗壓力將越來越大。

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

基于以上兩大背景，華為發布了模塊電源的六大發展趨勢，助力全行業數字化升級。

模塊電源六大發展新趨勢

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”六大趨勢發展。

數字化

傳統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，也無法預測其使用壽命，只有設備發生故障后，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，可實現電源可視，可管，可優，壽命可預測。

一方面，設備部件采用全數字控制，可與負載聯動節能、調優，在線升級，以及實時上報工作狀態和故障；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，實現數據可視可管、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的效率。

小型化

隨著數據量倍增，功耗及算力持續提升，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展，預計高密化發展趨勢會更加迅猛。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傳統電源 PSiP（Power Supply in Package）化。電源模塊將逐漸由原來的 PCBA 形態向塑封形態演進，并從獨立硬件向軟硬件耦合的方向發展。簡單的講，電源芯片化使得傳統電源就像現在的芯片一樣塑封，肉眼看不到任何電阻、電容、電感、MOS 管等傳統功率器件，也省去了單板調測環節，不僅功率密度可提升約 2.3 倍，而且可以提升可靠性及環境適應能力。

全鏈路高效

當電源各部件的效率做到極致后，如何進一步實現高效節能？電子設備的供電鏈路是包括了從發電到輸電，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，實現從部件到設備再到網絡的全鏈路高效節能，是另一大發展趨勢。比如，通過數字電源供電架構實現模塊靈活組合，智能匹配負載；通過服務器電源雙輸入架構代替傳統的單輸入供電模式來實現高效供電。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?，F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 網絡賦能千行百業數字化轉型，其穩定性關系著企業生產能否正常運行，顯然硬件系統的可靠性非常重要。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”，才能保障系統的韌性、安全性、隱私性、可靠性、可用性，讓各行各業放心地使用高效的電源。

首次開放合作助力行業數字化升級

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。

如今，面對行業數字化轉型中遇到的能耗挑戰，華為正式將這一內部能力開放，并聚焦泛 CT、泛 IT、泛工業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，助力各行各業實現產業升級。

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；在泛工業領域，華為將打造高可靠的模塊，以服務像軌道交通、工業機器人等復雜且苛刻的工業場景；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，幫助千行百業實現超級快充無處不在。

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，助力產業升級，為消費者構筑極致體驗。
編輯：hfy