AI会消耗掉全球电力吗？

人工智能的空前发展正在重塑半导体世界，但这种变革也带来了数据中心基础设施能源需求急剧增长的紧迫挑战。

为此，日本启动了一项雄心勃勃的国家战略——“瓦比特计划”（Watt-Bit Initiative），该计划由经济产业省（METI）牵头。这项综合计划旨在通过在全国各地战略性地建设超高效数据中心，使日本成为全球领先者。经济产业省正通过“瓦比特公私合作委员会”（Watt-Bit Public-Private Council）等合作平台，协调能源供应商、电信运营商、数据中心运营商和半导体制造商等关键部门的共同努力，将这一愿景变为现实。

人工智能会消耗掉世界电力吗？

ChatGPT等生成式人工智能技术的爆炸式增长引发了数据中心能源需求的空前激增。复杂人工智能模型的训练和推理需要大量的计算资源，而这些资源又需要高性能服务器全天候不间断运行来支持。

不断增长的电力需求不仅给当地环境带来巨大压力，也引发了人们对电力供应稳定性的担忧。随着人工智能的不断发展，传统电力供应系统的局限性也日益凸显。

在此背景下，三大紧迫挑战凸显：提高能源效率、扩大可再生能源利用以及优化数据中心的区域分布。实现可持续发展的社会需要摆脱对化石燃料的依赖，并积极采用太阳能和风能等可再生能源。

在数据中心利用可再生能源

数据中心如今已成为现代基础设施不可或缺的一部分，正处于一个重要的转折点。

传统上，城市数据中心集中在东京等大都市中心，以确保金融、医疗保健和边缘计算等需要高速数据访问的服务能够实现低延迟通信。然而，人工智能的普及带来的电力消耗激增，以及面对大规模自然灾害时对强大业务连续性保障（BCP）的需求，正在加速数据中心向郊区分散化的趋势。

这些新型数据中心不仅拥有充足的可用空间，还具备其他诸多显著优势。它们能够无缝整合太阳能和风能等可再生能源，利用电网剩余容量保障电力稳定，并充分利用气候和水资源的自然冷却作用，从而大幅降低运营成本。因此，郊区数据中心正日益被应用于云托管、数据备份、灾难恢复和大规模存储等现代工作负载。

服务器机架扩展的未来

城市数据中心面临严重的土地限制，即使是相对容易获得大面积土地的郊区数据中心，其服务器部署的可用空间也已接近极限。

为了克服这一难题，服务器机架正在向高密度人工智能服务器机架演进，旨在高效地容纳更多高性能服务器。业界并没有增加服务器机架的总数，而是转向配备更多CPU、GPU和其他功能板卡的高密度配置，从而显著提升每个机架的计算能力，在有限的空间内最大限度地提高性能。

服务器机架的外观基本保持不变，但其内部存储容量已增加了好几倍。

性能和密度的飞跃式提升，对电力输送系统提出了根本性的变革要求。传统的多级功率转换会造成显著的能量损耗，使得高效供电变得越来越困难。因此，减少转换级数、采用高压直流 (HVDC) 架构等创新技术正蓬勃发展，推动了对碳化硅 (SiC) 和氮化镓 (GaN) 功率半导体的需求。罗姆公司 (ROHM) 与其他行业领导者携手合作，正致力于推进支持这一变革的技术，从而在整个数据中心实现更高的性能和更高的能源效率。

当今的电力系统足够吗？

高性能人工智能服务器（尤其是GPU）功耗的急剧上升，正迫使现有数据中心电源架构进行根本性的重新设计。传统的多级电源转换会产生显著的转换损耗，使得高效供电变得越来越困难。