硬核拆解华为无散热片3000W服务器电源,功率密度高达6.114Wmm3

硬核拆解华为无散热片3000W服务器电源,功率密度高达6.114Wmm3,第1张

电子发烧友网报道(文/李诚)随着产业的数字化转型,通信基站、数据中心逐渐增多,能源压力愈发紧张。据相关资料显示,预计至2025年通信站点数量将增至7000万个,年耗电量超过6700亿度;数据中心将增至2400万机架,年耗电量超过9500亿度。数以亿计的用电量让人陷入了沉思,在“双碳”的大背景下,节能减排已成为全人类的共同目标,也掀起了各行业的能源革命。
以通信业务起家的华为,在通信基站、服务器领域均有布局,秉承着“极简、绿色、智能、安全”的理念,推出了多款应用于服务器的电源产品。
图源:华为
近日,B站博主@机魂发布了一条关于电源拆解的视频深深吸引了我。拆解的是一款来自华为的钛金级3000W氮化镓服务器电源。据博主介绍,该电源型号为PAC3000S12-T1,是华为几年前的一款产品,电源功率密度极高,系统转换效率更是高达96%。
背面参数 图源:@机魂
通过查阅相关资料发现,华为有用多款服务器电源产品,输出电压均为12V,输出功率涵盖了900W至3000W不等,封装尺寸均为68mm x 183mm x 405mm,183mm的身长与业界平均水平265mm相比缩短了不少,体积控制到了49062 mm3 ,以至于功率密度高达6114W/mm3。而常规的消费类氮化镓电源的功率密度只有11W/ mm3 ,即使与专用的服务器电源相比,这款电源的功率密度也提升了50%以上。同时支持90~264V交流电压和180V~300V直流电压输入,123V/2439A输出。
左:三款不同输出功率的电源内部对比 右:电源输出端 图源:@机魂
PAC3000S12-T1是如何实现功率密度高达6114W/mm3的呢?通过以上三款华为服务器电源内部对比发现,这三款底面PCB的大小是一致的,900W和1200W的电源内部空间看起来比较宽裕,并且都接入了较大的铝基散热板,增强电源系统的散热性能。而3000W的电源内部取消了散热板的设计,采用了PCB横、竖拼接的方式,将有限的空间利用率提至最高,并且塞满元器件,在电源输出侧还采用了MLCC电容叠焊的设计,从整体来看这款电源非常紧凑。
俯视面图 图源:@机魂
由于这款电源的内部空间有限,设计师尽可能地为其他元件预留充足的空间,将两个PFC电感设计为一个整体,共用一组磁芯,合封在一起。这也是功率高密度的一个体现。
从这款电源的外观、元器件布局来看,虽然很紧凑,但是一点不乱,这也体现了华为PCB设计工程师水平之高,既要考虑元器件布局时的电磁兼容问题,又要考虑如何布局才能使电源体积更小,仅在这一部分就花费了不少的心血。
在系统电路方面,这款3000W服务器电源采用了PFC+LLC的电源架构。这款电源采用的PFC拓扑为交错式图腾柱PFC,图腾柱PFC是一种新的PFC形式,是目前已知的电路拓扑中使用组件最少的,与传统PFC拓扑相比,导通损耗更低、转换效率更高。
图源:@机魂
在图腾柱PFC部分共采用了12颗MOSFET,其中高频桥臂使用了8颗氮化镓MOSFET,据博主推测这8颗氮化镓MOSFET为GaN Systems的GS66516T 650V增强型氮化镓MOSFET,采用了低电感的GaNPX 封装,导通电阻仅为25mΩ。低频桥臂使用了导通电阻为28mΩ的4颗硅基MOSFET,型号为英飞凌的IPT60R028G7 最大导通电压为650V,这些MOSFET都是通过两两并联,互相交错连接的。PFC主控芯片为ST专门针对数字电源转换应用的STM32F334。
图源:@机魂
LLC电路采用的是LLC谐振半桥结构,使用了4颗与PFC电路同型号的氮化镓MOSFET。辅助电源使用的是英飞凌的准谐振反激 PWM 控制器ICE2QR2280G,这款控制器具备了数字频率降低功能,能够在负载减小时保证运行的稳定性,同时在转换效率和抗电磁干扰方面均有不错的表现。12V输出使用的是东芝的N沟道MOSFET,导通电阻仅为041mΩ。
通过拆解发现,华为的这款电源用料十足,共堆了12颗氮化镓MOSFET,GS66516T在元器件交易平台的售价显示为275元每颗,仅仅12颗氮化镓MOSFET总价值就达到了3300元,华为的堆料能力真的是把我给折服了,严重怀疑设计师在设计这款电源时没有考虑成本。
电源在工作时会持续发热,随着温度的升高,电源的性能也会受到影响,电源组件寿命也会缩短,最终可能导致系统故障。因此电源的热管理十分关键。
图源:@机魂
通过电源拆解发现,电源内部竟没有安装散热片,散热全靠电源输入端旁的12V/4A的风扇完成,该风扇在满转速的情况下可达4W转,毕竟这款电源输出功率高达3000W,产生的热量不可小觑。但是不足之处就是在大转速下,风扇的声音也会很大。
下“重本”的电源效率为何仅有96%呢?由于散热采用的是12V/4A的风扇,在运行状态下风扇的损耗是很大的。以及由于输出电流高达2439A,因此在同步整流环节的导通损耗非常高,同时,当2439A大电流经过变压器时也会产生很高的铜损。这三个方面的损耗是这款电源的效率提不上去的主要原因。
虽说这是一款几年前的产品,但在大功率、高密度、高效率方面都能够满足现在服务器电源的发展需求,再加上错落有致的元器件布局,可以看出华为的研发团队还是相当有实力的。

1、直放站干扰,检查直放站器件或者设备本身。
2、互调干扰,检查天馈系统,逐步排查,或者用互调检测仪器快速定位。
3、CDMA干扰,增加C网滤波器,或者调整天线隔离度。
4、外界干扰,只有用扫频仪等仪器进行扫大街测试了。

在移动通信里,基站和机房是两个截然不同的概念,基站就是由基带部分、射频部分、天馈线部分等组成的一个可以提供给用户无线信号的设备。
在2G时代,基站都是一个完整的设备,其中基带部分和射频部分是在一起的,通过长长的馈线连接到天线上。
阿尔卡特的2G基站的机柜:

华为的2G基站:

基站天线:

3G时代开始有了分布式的基站,开始有了BBU、RRU这两个东西,BBU就是基带单元部分,RRU是射频部分。
3G之后,到了4G时代,就都是BBU+RRU+天馈线的配置了。唯一不同的是,3G时代的RRU还基本都是在室内挂墙,也是通过馈线连接到天线。但是到了4G时代,RRU基本都是上塔的,省了馈线的小钱钱,BBU和RRU之间通过一条很长的光纤连接,只有很短的一段跳线从RRU的发射口连接到天线上。不过,如果RRU故障的话,就得带着塔工上塔才能处理了,另外也占用了塔上的位置。有的时候RRU放置在天线的两侧,一些天线的方位角调整都受限,比较讨厌。
BBU:


RRU和天线:

5G里RRU和天线在一起变成了AAU。
华为AAU:

同样也有RRU和天线分开配置的,华为RRU:

这个是支持8T8R的天线和RRU,AAU目前支持64T64R。
5G里还将传统的BBU进行了CU/DU的分离,

其中CU主要处理非实时的无线高层协议栈功能,同时支持部分核心网功能下沉以及边缘计算的部署,DU主要处理物理层功能和实时性的层2功能。
CU/DU可以和设,初期都是这样,未来会CU集中云化部署。
诺基亚的CU:
DU:

未来基站的演变可能会完全白盒化,这个可能是未来的方向。
基站的白盒化是指将BBU的功能使用通用的X86芯片或者ARM芯片的服务器取代,将BBU和RRU之间的端口开放,使用开源软件和通用硬件来取代RRU部分。
这个是运营商们提出来的,主要是为了降低组网的成本,不过最终如何,现在还不得而知。
乐天的白盒基站,不过RRU还没有白盒化。

总而言之,移动通信不断的发展,基站也一直在演化,从来没有停止过。
以上个人浅见,欢迎批评指正。喜欢的可以关注我,谢谢!
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移动基站从大的方向来分类分为两类:主设备和配套设备、传输设备。
首先先说说配套设备,配套设备主要是为主设备运转提供必要条件的设备有:防雷设备、交流配电柜、开关电源设备、蓄电池、空调设备、环境监控设备(门禁、温度、水禁等监控)。其中最主要的配套设备为开关电源,能把220v的交流电转化成-48v的直流电。
主设备就是用于通讯的设备,现阶段主要有BBU、RRU、天线。bbu主要是基站的基带单元。rru则是基站的射频单元。天线则是基站的发射单元。
传输设备。主要是把基站所接受的设备往核心网上上传。现阶段主要用的是华为的传输设备,主流的是华为的PTN960。
希望我的回答能解答你的疑惑。如有不足之处还望留言指正。动动小手指加个关注点个赞把!如果需要更深入的了解可以私信我。
你好,很高兴回答这个问题,我个人也在从事这方面的工作,通常讲移为基站里面的设备分为三部分:电源、传输、收发信设备。
移动基站的主要作用是提供无线信号的网络覆盖,实现有线通信网和无线终端的无线信号传输。也就是说我们手机能不能接打电话和移动基站有着密切的联系,有时候我们在打电话听到不在服务区,那是因为手机己经脱离了基站的信号覆盖范围。
一、电源设备
电源设备为整个基站的设备提供电力,主要有组合电源柜和蓄电池组构成。市电首先进入电源柜通过整流模块交流电变为直流电给蓄电池充电和设备供电。当市电停电后,由蓄电池为设备供电。电源柜和蓄电池组为基站提供不间断的电力供应。
二、传输设备
基站传输设备现在叫PTN,通过光缆线路把一个个单独的基站和中心交换机房的设备连接,实现数据的交换传输,完成通话和上网的服务。在一些地形复杂不利于光缆架设的地区,还可以采用微波进行传输。
三、收发信设备
收发信设备是移为基站的核心设备。以前叫BTS,现在叫BBU+RRU,和基站铁塔顶部的天线、馈线完成单个基站的信号覆盖和收发。目前我们采用设备主要有华为、中兴、爱立信、大唐等。以前还有摩托罗拉的设备。
四、其它设备
由于移动基站是无人值守的,所以还有红外、温度、烟感监控设备,有些重要的基站还有视频监控。此外大型的基站还有空调、发电机等设备。
以上是对移动基站的一些主要设备的介绍,有不足之处希望大家指正,感谢阅读!
基站主要分两部分:
机房内:信源设备(BTS)、传输设备、电源系统(包括交配系统、直流系统)等
机房外:铁塔、天线、馈线等

所谓刀片服务器是指在标准高度的机架式机箱内可插装多个卡式的服务器单元,实现高可用和高密度。每一块"刀片"实际上就是一块系统主板。它们可以通过"板载"硬盘启动自己的 *** 作系统,如Windows NT/2000、Linux等,类似于一个个独立的服务器,在这种模式下,每一块母板运行自己的系统,服务于指定的不同用户群,相互之间没有关联。不过,管理员可以使用系统软件将这些母板集合成一个服务器集群。在集群模式下,所有的母板可以连接起来提供高速的网络环境,并同时共享资源,为相同的用户群服务。在集群中插入新的
"刀片",就可以提高整体性能。而由于每块"刀片"都是热插拔的,所以,系统可以轻松地进行替换,并且将维护时间减少到最小。
这些刀片服务器在设计之初都具有低功耗、空间小、单机售价低等特点,同时它还继承发扬了传统服务器的一些技术指标,比如把热插拔和冗余运用到刀片服务器之中,这些设计满足了密集计算环境对服务器性能的需求;有的还通过内置的负载均衡技术,有效地提高了服务器的稳定性和核心网络性能。而从外表看,与传统的机架/塔式服务器相比,刀片服务器能够最大限度地节约服务器的使用空间和费用,并为用户提供灵活、便捷的扩展升级手段。
刀片服务器的特点
刀片服务器公认的特点有两个,一是克服了芯片服务器集群的缺点,被成为集群的终结者;另一个是实现了机柜优化。
集群终结者
众所周知,作为一种负载均衡技术,服务器集群已经在有效提高系统的稳定性和核心网络服务的性能方面被广泛采用,在集群系统中,若要提供更高端的运算和服务性能,只需增加更多的单元就可以获得更高的性能。更为重要的是,服务器集群还可以为任何一台单独的服务器提供冗余和容错功能。
目前IT行业正在大力发展适应宽带网络、功能强大可靠的计算机。在过去的几年里,宽带技术极大地丰富了信息高速公路的传输内容。服务器集群和RAID技术的诞生为计算机和数据池的互联网应用提供了一个新的解决方案,而其成本却远远低于传统的高端专用服务器和大型机。但是,服务器集群的集成能力低,管理这样的集群使很多管理员非常头疼。尤其是集群扩展的需求越来越大,维护这些服务器的工作量简直不可想像,包括服务器之间的内部连接和摆放空间的要求。这些物理因素都限制了集群的扩展。刀片服务器的出现适时地解决了这些问题。在集群模式下,刀片服务器所有的主板可以连接起来提供高速的网络环境,共享资源。同时每个刀片都可内置监视器和管理工具软件, 配置一台高密度服务器就可以解决一台到一百台服务器的管理问题,如果需要增加或者删除集群中的服务器,只要插入或拔出一块板即可,将维护时间减少到最小。就这个意义上来说,Blade Server从根本上克服了服务器集群的缺点。
实现机柜优化
从某一角度而言,刀片服务器实现了机柜优化的自然飞跃。刀片服务器将机柜式服务器所占用的空间密度再一次提高了50%。资料显示,在机柜系统配置好的前提下,将1U机架优化服务器系统移植到刀片服务器上,所占用的空间只是原来的1/3~1/2。而在一个标准的机柜式环境里,刀片服务器的处理密度要提高四到五倍。比如在处理1024节点的高密度计算服务器环境里,1U配置需要24个机柜,其中不包括以太网交换集线器所占用的机柜空间,而采用插有8个"刀片"的刀片服务器,只需要9个机柜,却包括了以太网交换机的空间。在相同的面积内,数据中心可以通过部署刀片服务器获得8倍于机架式服务器的服务器租赁收益。
另外,刀片服务器采用集中管理的方式,可以简化服务器的管理工作。在IT人员日益匮乏的今天,采用刀片服务器的企业可以减少雇佣工资高昂的服务器管理和维护人员,从而降低维护费用。还有,刀片服务器的低功耗设计也会显著减少能耗,节约能源的同时减少了费用。
作为一种新兴的服务器产品,读者可能还缺乏对它的直观认识。每台刀片服务器一般由机柜和刀片组成,因此刀片服务器的标识由机柜的型号和刀片的型号共同构成,而不像以往的服务器那样由一个单一的服务器型号所代表。刀片通过机柜背板上的CompacPCI接口与之相连接。服务器机柜一般可以容纳8片至数十片刀片。刀片以服务器刀片为主,而每个服务器刀片都是一个功能完整的服务器。
在此,我们以一款常见的一种刀片服务器向大家介绍一下,以了解其基本构成。
根据所需要承担的服务器功能,刀片服务器被分成服务器刀片、网络刀片、存储刀片、管理刀片、光纤通道SAN刀片、扩展I/O刀片等等不同功能的相应刀片服务器。
目前最为常见的服务器刀片一般采用1颗为的Intel Pentium Ⅲ处理器,并采用ServerWorks LC-E芯片组、Intel 815芯片组、Via Pro266芯片组,支持的内存容量和类型由芯片组决定,内存类型一般为具有ECC功能的SDRAM或DDR。由于刀片服务器的散热问题较为严重,在设计中也有厂商采用了低功耗的Transmeta 5600处理器。目前,HP、Sun也正致力于把它们的RISC处理器制作成服务器刀片,只是尚未面世。
除连接机柜背板的接口外,服务器刀片上一般还具有一个PMC扩展接口,可以连接PMC接口的扩展卡,如SCSI卡、光纤存储卡等,其功能相当于PCI扩展槽,只是相应接口的扩展卡价格略贵。 服务器刀片采用与笔记本电脑相同规格的65mm(25英寸)硬盘,一般只安装 *** 作系统和简单的应用软件,性能较低。
网络刀片
网络刀片的功能相当于局域网交换机,从而提供良好的网络监控和管理功能。网络刀片普遍提供10/100Mbps端口,以双绞线的方式连接服务器刀片,对外提供高速上连通道(千兆端口)。采用NAS存储方式的刀片服务器经常会配备2个网络刀片,其中一个专门用于连接NAS设备。每个刀片支持10/100/1000M以太网连接,并且可以在背板上安装10/100/1000M的2-4层交换机,这样就可以把系统中每个槽位上安装的刀片与交换机连接起来,提供一个基于IP的交换网络。通过集成这种总线,刀片服务器系统可以很好地集成IP业务和语音业务,提供各种不同的电信增值服务。
存储刀片
存储刀片可以被视为一个硬盘模块,通过背板总线或者硬盘接口线向服务器刀片提供存储功能。存储刀片上一般配备2块性能较高90mm(35英寸)硬盘,接口类型有IDE、SCSI和光纤通道(Fiber Channel)接口。
管理刀片
第一代刀片服务器的KVM(Keyboard、VGA、Mouse)刀片可以说是功能最为简单的管理刀片,提供对所有服务器刀片的管理控制。KVM刀片,提供键盘、鼠标、显示器接口,KVM刀片经常还包括软驱和光驱,便于使用者直接 *** 作服务器刀片。KVM刀片上提供切换开关,用于在机柜上的不同刀片之间或者不同机柜之间进行切换。第二代刀片服务器具备更加强大的管理功能,但是各家产品各不相同。管理刀片往往通过服务器刀片上集成的监控管理芯片进行1台或多台刀片服务器的集中监控和管理。管理刀片向服务器机柜内的其他刀片提供必要的配置信息,并在某些刀片发生故障时接收报警信息,并向监控程序发出报警。
CompactPCI :刀片服务器的标准
CompactPCI开放式标准架构很好地平衡了业界标准,包括硬件、 *** 作系统、应用开发工具、能快速有效开发高利润的电信增值服务,同时使传统上以专有软硬件架构为主的电信建设转型,能享受开放系统带来成本大幅降低及大众化业界标准 *** 作系统的好处。这一转变让设备及服务供应商找到了数以百万计的开发者,并开始采用具高可靠性、高扩展性和高性能的CompactPCI宽频通讯平台。
CompactPCI总线标准是建立刀片服务器的基础。它是惟一的标准,同时也是标准纷争的起源。CompactPCI目前有2个主要的版本,即 10版和20版,它们在接口定义的完善程度上不尽相同。早期的刀片服务器全部采用CompactPCI 10的标准,背板带宽也限定在32位PCI之内,这些产品属于第一代刀片服务器。2002年最新推出的刀片服务器部分采用CompactPCI 20标准,背板支持64位PCI通信,称之为第二代刀片服务器。由于标准的版本不同,两代刀片服务器之间不能完全兼容。
目前为止,只有HP一家声称完全按照CompactPCI标准设计刀片服务器,而其他服务器厂商只是在总线和接口标准方面遵循CompactPCI,在刀片的尺寸上没有完全按照该标准去执行。
应用模式指南
刀片服务器的应用很广泛,尤其是对于计算密集型应用,比如天气预报建模、数据采集、数据仿真、数字影象设计、空气动力学建模等等。而对于行业应用,如电信、金融、 IDC/ASP/ISP应用、移动电话基站、视频点播、Web主机 *** 作及实验室系统等,刀片服务器依然能大显身手。刀片服务器的出现使其在2001年底的服务器市场上占据一块相对于机架式服务器来说不算小的市场份额。而随着2002年技术的发展尤其是InfiniBand技术开始扮演重要角色,刀片服务器将逐渐成为主流服务器并占据较大的市场份额。
刀片服务器的使用范围相当广泛。下面我们列出两个典型的应用模式进行简单的介绍。
应用模式1:网站Web服务器
这种方式可充分发挥刀片服务器密度高、可群集以及可远程管理的优势。网站可以用刀片服务器组成高密度的群集,用来实现高访问量的Web服务器,后端再连接中高端的服务器或群集系统作为数据库服务器。存储服务提供商可以采用同样的前端方案,后端配合NAS设备来提供存储服务。与普通机架服务器相比,刀片服务器在这类应用中的优势在于占用机位少,可有效节省托管费用。
应用模式2:中小企业网络服务器
当前的企业网络需求是多方面的,需要类型多样的服务,其中有些服务可以安装在一台机器上,而有些则需要使用至少一台备份机器或者群集。与之相对应,任何一个刀片系统既可以独立运行,也可以与其他服务器组成群集或互为备份。根据企业的实际需要进行搭配。这种方式可充分发挥刀片服务器易管理、配置灵活和可扩展性好的优势。 使用刀片服务器进行群集并与存域网相结合,这可以胜任大数据量吞吐的数据库并行处理。对于企业来说,这种高密度不仅节约了宝贵的机柜空间,还节约了布线成本,并可节电,从而降低对UPS的要求。


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