OCP ORv3 HPR：赋能下一代AI基础设施的动力核心

关键亮点

高功率密度： ORv3 HPR通过显著提升每机架的功率输出，最高可达140 kW，有效支持高性能计算和人工智能（AI）工作负载对更高功率密度的需求。
高效能： 该解决方案采用先进的电源管理单元（PSU），峰值效率接近98%，并提供更高的功率因数，显著降低了数据中心的能耗和运营成本。
模块化与兼容性： ORv3 HPR设计具有高度的模块化和灵活性，其扩展的母线设计确保了与标准ORv3设备的兼容性，便于现有基础设施的升级和新技术的集成。

开放计算项目（Open Compute Project, OCP）的Open Rack v3（ORv3）高功率机架（High Power Rack, HPR）解决方案是为应对现代数据中心，特别是人工智能（AI）和机器学习（ML）应用日益增长的功率需求而设计的一项创新。随着GPU/CPU/张量处理单元（xPU）核心数量的爆炸式增长，每机架的功率密度持续攀升，对传统的数据中心基础设施构成了严峻挑战。ORv3 HPR正是OCP社区和行业领导者如Meta、Google、Microsoft等共同努力的成果，旨在提供一个可扩展、高效且灵活的电源和散热架构。

ORv3 HPR的演进与核心特性

应对AI时代的数据中心挑战

随着AI和机器学习工作负载的兴起，数据中心的功率密度达到了前所未有的水平。传统的机架和电源系统难以满足单机架超过92 kW，甚至未来高达140 kW的功率需求。ORv3 HPR的出现正是为了解决这一核心挑战，它通过一系列设计创新，推动了机架功率容量的边界。

高功率输出与效率

ORv3 HPR解决方案的核心在于其强大的功率输出能力。例如，Advanced Energy提供的高功率机架电源单元（PSU）能够实现5.5 kW的单相AC-DC电源输出，其峰值效率接近98%，显著降低了功率损耗。一个33 kW的ORv3 HPR电源柜可容纳六个5.5 kW的热插拔PSU，它们并行工作以提供50V、660A的输出，总输出功率可扩展至33 kW，甚至通过并联多个电源柜支持100kW以上的AI/ML应用。这种高效率和高功率因数的设计，对于降低数据中心的运营成本和环境影响至关重要。

OCP ORv3机架的设计示例

模块化与电源管理

ORv3 HPR的设计哲学强调模块化和灵活性。它采用单一电源区，提供48V输出电压，并且电源系统是灵活可配置的，可以根据需要增加更多功率或备用电源。电源监控接口（PMI）模块在此架构中扮演了关键角色，它与电源/电池柜管理控制器协同工作，确保符合所有OCP的电磁兼容（EMC）要求，并提供必要的文档和可维护性信息，包括FRU（现场可更换单元）和PCB信息。

ORv3 HPR的架构组成

深入剖析关键组件与互联

ORv3 HPR生态系统由多个关键组件构成，它们协同工作以实现高功率密度和高效能。这些组件包括机架本身、电源柜（Power Shelf）、电源供应单元（PSU）、电源监控接口（PMI）以及相关的连接器和冷却系统。

机架设计与电源分配

ORv3机架是整个系统的基础，它提供了支持IT设备（如服务器、存储和交换机）的物理框架。在HPR配置中，机架的母线（busbar）被扩展和加深，以支持更高的电流和功率传输，同时保持与标准ORv3设备的兼容性。这确保了用户可以在现有ORv3基础设施上无缝升级到HPR解决方案。

电源分配从数据中心机架母线到各个IT设备（如服务器、存储或交换机柜）的连接也得到了优化。例如，TE Connectivity的HDC Lite电源连接器和线缆组件符合ORv3架构，满足了下一代AI和机器学习应用的关键功率需求。这些连接器设计有专用底盘接地触点，确保安全可靠的连接，并能够支持高达1000A+的电流等级。

电源供应单元（PSU）与电源柜

PSU是ORv3 HPR系统的核心电源转换组件。例如，Advanced Energy的5.5 kW ORv3 HPR PSU是一个单相输入AC-DC电源，可在200至277 VAC的标称输入电压范围内运行，并输出50VDC。这些PSU以其接近98%的领先峰值效率和更高的功率因数，显著减少了功率损耗。

电源柜则是PSU的载体，一个33 kW的ORv3 HPR电源柜是一个三相输入AC-DC电源柜，可容纳六个5.5 kW的ORv3 HPR PSU，它们并行工作以产生高达50V、660A的输出。这种设计提供了冗余能力，例如5+1冗余配置下的27.5 kW输出，确保系统的高可用性。

这个视频深入探讨了OCP ORv3高功率机架（HPR）生态系统的解决方案，详细解释了Meta和Rittal工程师如何合作开发这一创新方案，以应对AI架构带来的日益增长的功率和散热挑战。它展示了ORv3 HPR如何通过改进机架设计、电源供应和冷却系统来支持未来的高性能计算需求，为理解ORv3 HPR的整体架构提供了宝贵的视觉和技术背景。

电源监控接口（PMI）

PMI模块（Power Monitoring Interface）是ORv3 HPR系统中的关键管理组件，负责监控和管理电源及电池柜的运行状态。它确保了整个电源系统的稳定性和可靠性，并提供了详细的电气、机械和服务性文档，这对于数据中心的运维和故障排除至关重要。PMI模块需要通过严格的测试，以确保其符合OCP规定的所有EMC要求。

ORv3 HPR的技术优势与未来展望

超越传统，迈向高密度AI计算

ORv3 HPR不仅是现有技术的迭代升级，更是为未来数据中心，特别是高密度AI计算需求所量身定制的解决方案。它的技术优势体现在功率效率、散热集成以及对下一代AI工作负载的支持能力上。

降低能耗与提高功率因数

ORv3 HPR的一大显著优势是其在降低功率损耗方面的表现。通过采用高效率的PSU，峰值效率接近98%，它极大地减少了能源浪费。同时，更高的功率因数意味着电源系统能够更有效地利用输入的交流电，减少无功功率的消耗，从而降低整体的电费支出和碳排放。

与液冷系统的集成

面对AI芯片日益增长的散热需求，ORv3 HPR解决方案与液体冷却系统（Liquid Cooling）的集成变得至关重要。机架设计已进行调整，以支持与液冷歧管和电源鞭系统的集成。这使得ORv3 HPR能够有效地管理高功率密度带来的热量，确保IT设备在最佳温度下运行，从而提高性能和寿命。业界正在探索超越现有ORv3 HPR母线的解决方案，通过液冷来支持下一代AI机架的功率水平。

未来发展与“解耦电源机架”概念

OCP社区正在积极推动ORv3 HPR的进一步发展，以满足未来AI工作负载的需求。Meta、Google、Microsoft和OCP正在合作制定“Mount Diablo”规范，这将是机架和电源架构的下一次飞跃。未来的路线图包括ORv3 HPR V1和V2，这些版本将是独立的机架设计，配备升级的电源供应单元，以提高机架的功率能力。最终，解决方案可能走向“解耦电源机架”的概念，即计算和电源被分离到不同的机架中，进一步优化空间利用和散热效率。

ORv3 HPR性能指标概览

为了更直观地理解ORv3 HPR的性能特点，以下雷达图展示了其在不同关键指标上的表现，基于对现有资料的综合分析。

ORv3 HPR在功率密度、能源效率、散热能力、模块化程度、兼容性及未来扩展性方面的综合评估。

这张雷达图直观地展示了ORv3 HPR在多个关键维度上的卓越性能。它的高功率密度和能源效率是其核心优势，直接解决了AI工作负载对电力供应的严苛要求。同时，其与液冷系统的集成能力以及模块化设计，使其在散热和部署灵活性方面表现出色。与旧有标准的高度兼容性，也使得数据中心能够逐步升级而无需彻底改造。最后，其强大的未来扩展性预示着它将是支持未来AI发展的重要基石。

ORv3 HPR解决方案的关键组成与供应商

生态系统中的协作与创新

ORv3 HPR的成功离不开OCP社区内众多成员的协作与创新。从机架制造商到电源解决方案供应商，再到连接器厂商，各方共同构建了一个强大而高效的生态系统。

主要组件概述

下表总结了ORv3 HPR解决方案中的主要组件及其功能和相关供应商：

组件	功能描述	关键特性	主要供应商/贡献者
ORv3 HPR 机架	提供高功率密度IT设备的物理框架，支持扩展的母线和液冷集成。	支持高达140 kW的功率负载；兼容标准ORv3设备；支持液冷歧管集成。	Meta, Rittal, Vertiv, Sanmina, Cheval Group
ORv3 HPR 电源柜 (Power Shelf)	容纳并管理多个PSU，提供稳定的直流电源输出。	33 kW三相输入AC-DC电源柜；可容纳6个5.5 kW PSU；支持并行运行。	Advanced Energy, Delta Electronics
ORv3 HPR 电源供应单元 (PSU)	将交流电转换为IT设备所需的直流电。	5.5 kW单相AC-DC电源；50VDC输出；峰值效率接近98%；高功率因数。	Advanced Energy
ORv3 HPR 电源监控接口 (PMI) 模块	监控和管理电源/电池柜的运行状态，确保系统合规性。	符合OCP EMC要求；提供电气、机械和服务性文档；支持RJ45和Edge连接器。	Open Compute Project (OCP)
连接器与线缆组件	实现机架内部各组件之间以及机架与IT设备之间的电源连接。	符合ORv3架构；支持高电流等级（如1000A+）；具有专用底盘接地触点。	TE Connectivity, Amphenol
IT 设备设计指南	为在ORv3机架中部署服务器、存储、交换机等IT设备提供指导。	确保IT设备与ORv3机架接口的兼容性。	Meta & Rittal

常见问题解答 (FAQ)

ORv3 HPR是什么？

ORv3 HPR（Open Rack v3 High Power Rack）是开放计算项目（OCP）推出的一种高功率机架解决方案，旨在满足数据中心，特别是人工智能（AI）和高性能计算（HPC）应用日益增长的功率密度需求。它通过优化机架设计、电源系统和散热能力，支持更高的IT设备功率负载。

ORv3 HPR与传统机架有何不同？

与传统机架相比，ORv3 HPR的主要区别在于其显著提高的功率承载能力，能够支持单机架高达140 kW的功率输出。它采用了更高效率的电源供应单元（PSU），集成了更强大的电源管理和监控功能，并设计为可与先进的液冷系统无缝集成，以应对高功率密度带来的散热挑战。

ORv3 HPR如何提升数据中心的能源效率？

ORv3 HPR通过采用高效率的电源供应单元（PSU），例如峰值效率接近98%的PSU，显著减少了电源转换过程中的能量损耗。此外，它还提供了更高的功率因数，使得数据中心能够更有效地利用电力，从而降低了运营成本和碳足迹。

ORv3 HPR是否支持液冷？

是的，ORv3 HPR的设计充分考虑了与液冷系统的集成。为了应对高功率AI工作负载产生的巨大热量，ORv3 HPR的机架设计已进行调整，可以支持液冷歧管和电源鞭系统。未来，OCP社区还在积极探索通过液冷进一步提升机架功率水平的解决方案。

哪些公司正在推动ORv3 HPR的发展？

ORv3 HPR的发展是OCP社区共同努力的成果，其中Meta、Google、Microsoft等大型数据中心运营商是主要推动者。此外，Advanced Energy、TE Connectivity、Rittal、Delta Electronics等硬件供应商也积极参与了ORv3 HPR组件的开发和生产。

ORv3 HPR的未来发展方向是什么？

ORv3 HPR的未来发展将集中在进一步提升功率容量、优化散热解决方案以及探索新的架构模式。例如，OCP社区正在讨论“Mount Diablo”规范，旨在实现机架和电源架构的下一代飞跃。此外，Meta也提出了“解耦电源机架”的概念，旨在将计算和电源单元分离到不同的机架中，以实现更高的效率和灵活性。