一、AI服务器的核心功率挑战

传统的服务器电源设计主要应对的是相对平稳的负载。但AI服务器，特别是那些搭载了大量GPU（如NVIDIA H100、A100等）的服务器，其工作负载具有突发性和瞬时性的特点：

1. 瞬时高峰值功率（Power Spiking）： 在AI训练和推理的某些计算密集型阶段（如矩阵乘法、卷积运算的爆发），GPU的功耗会在微秒到毫秒级别内瞬间飙升，可能达到其平均功耗的1.5倍甚至2倍以上。例如，一个GPU可能平均功耗为700W，但瞬间峰值可能超过1000W。

2. 对电源系统的冲击： 这种快速的功率波动会对服务器电源（PSU）和整个机房供电系统造成巨大压力，导致电压瞬间跌落（Voltage Droop），可能引发系统不稳定、计算错误甚至宕机。

3. 备用电源的响应速度： 传统的UPS（不间断电源）基于电池，其响应时间在毫秒到秒级，对于这种微秒级的电压跌落完全无能为力。

二、EDLC/LIC为何适合AI服务器？

超级电容（包括EDLC和LIC）的物理特性完美地弥补了电池和传统电容之间的空白，正好针对上述挑战：

1. 极高的功率密度（快充快放）： 它们可以在极短时间内（毫秒级）提供或吸收巨大的电流，从而轻松应对GPU的瞬时功率峰值。这是它们最核心的优势。

2. 超长的循环寿命（>100万次）： 与锂电池（几千次循环）相比，超级电容的充放电循环寿命极长，几乎不会因为频繁的充放电而老化，非常适合AI服务器中每秒都可能发生无数次的小规模能量吞吐。

3. 宽工作温度范围： 性能受温度影响较小，尤其EDLC在-40℃ to +65℃都能良好工作，比锂电池更适应服务器机房的环境。

4. 安全性高： 主要是物理储能机制（EDLC）或更安全的电化学反应（LIC），没有锂电池的热失控和燃烧风险。

EDLC vs. LIC 在AI服务器中的应用对比

三、在AI服务器中的具体应用场景

基于以上优势，斯达沃认为EDLC和LIC在AI服务器中主要有以下三种关键应用模式：

1. 板级峰值功率辅助（Peak Power Shaving / Decoupling）

• 位置： 直接放置在GPU或CPU的电源输入附近（On-Board）。

• 作用： 当GPU计算负载突然加大，导致电流需求瞬间飙升时，主板上的去耦电容（MLCC等）会首先响应，但其能量有限。此时，就近安装的超级电容组（通常是小型的EDLC）作为一个“能量水库”，立即释放电流，弥补了GPU电源响应延迟带来的“空窗期”，稳定了GPU的供电电压。

• 类比： 像一个“稳压器”或“电子减震器”，专门吸收和补偿瞬时功率波动。

• 技术选择： 由于响应速度要求极快（纳秒到微秒级），EDLC在此场景更具优势。

2. 服务器级备用电源（Server-Level Holdup Power）

• 位置： 位于服务器主板或电源模块中，作为48V或12V总线上的后备电源。

• 作用： 当发生市电瞬间中断（几个到几百个毫秒）或机房电源切换时，锂电池UPS来不及响应。此时，由超级电容（通常是LIC或大容量EDLC）构成的备用电源系统可以立即接管，为整个服务器提供足够的能量，使其能够完成关键操作或将数据保存到非易失性存储器中，实现“优雅关机”或坚持到UPS启动。

• 技术选择： 由于需要提供秒级的能量，且对体积有一定要求，LIC因其更高的能量密度和电压，在此场景更具集成优势。

3. 数据中心供电系统优化

• 在更大的范围内，超级电容可以集成到机架电源分配单元（PDU）或整个数据中心的直流供电系统中，用于平滑整个机架的负载波动，提高供电质量和对电网的友好度。

四、挑战与未来趋势

1. 成本： 超级电容，尤其是LIC，的单位成本仍然高于传统电解电容和部分电池方案。

2. 能量密度： 尽管LIC有所提升，但其能量密度仍远低于锂电池，无法支持长时间断电。

3. 系统设计复杂性： 将超级电容高效、安全地集成到高密度服务器中，需要精密的电源管理电路（BMS/PCU）和热设计。

未来趋势：

• 与锂电池协同工作： 未来最可能的架构是“超级电容 + 锂电池”的混合系统。超级电容负责应对瞬时高频峰值，锂电池负责提供分钟/小时级的长时间备份，二者取长补短。

• 48V直流供电系统的普及： AI服务器对功率需求越来越高，48V架构成为趋势。这为工作电压更高的LIC提供了绝佳的应用平台。

• 技术融合： 未来可能会出现能量密度更高、功率特性更好的新型储能器件，进一步模糊超级电容和电池的界限。

总结

在AI服务器领域，斯达沃公司技术总监总结：EDLC和LIC并非相互替代，而是根据具体需求互补共存。

• EDLC 凭借其极致的功率响应速度，主要专注于板级、芯片级的瞬时电压稳定，是保障GPU稳定运行的“尖兵”。

• LIC 凭借其更高的能量密度和电压，更适用于服务器级的短时备用电源，确保系统在电源故障时能安全过渡。

随着AI算力需求的爆炸式增长，对服务器供电系统的“韧性”要求越来越高，EDLC和LIC作为关键的功率和能量缓冲器件，其应用将会变得越来越广泛和关键。它们是实现下一代高可靠、高性能AI服务器不可或缺的组成部分。

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