揭秘ORv3與ORv3 HPR：解鎖下一代數據中心電源架構的關鍵差異

重點速覽

• 核心差異: ORv3 HPR (High Power Rack) 是 ORv3 的高功率演進版本，專為滿足人工智能 (AI)、高性能計算 (HPC) 等高密度計算應用對極端電源供應的需求而設計。
• 電源容量躍升: 標準 ORv3 機架通常提供約 18kW 的總功率，而 ORv3 HPR 透過採用更高功率的電源供應單元 (PSU)（5.5kW 對比 3kW）和配置更多電源架（通常為 3 個），可提供每機架高達 92kW 甚至更高的總功率。
• 應用場景分化: ORv3 主要適用於一般數據中心和中等密度的計算環境，而 ORv3 HPR 則聚焦於需要超高功率密度、先進散熱方案（如液體冷卻）的超大規模計算、AI 訓練集群及其他前沿基礎設施。

技術規格深度比較：ORv3 vs ORv3 HPR

深入剖析兩大開放式機架標準的核心技術差異

Open Rack V3 (ORv3) 和 ORv3 High Power Rack (HPR) 都是由 Open Compute Project (OCP) 推動的開放標準，旨在提升數據中心的效率、靈活性和可持續性。雖然共享相同的設計理念基礎，但 HPR 版本是為了應對日益增長的功率需求而進行的重大升級。以下將詳細比較兩者在關鍵技術規格上的差異：

電源容量與功率密度

這是兩者最顯著的區別。標準 ORv3 設計通常包含 2 個電源架（Power Shelf），每個電源架可容納 6 個 3kW 的 PSU，使得單一機架的總功率容量約為 18kW。其匯流排 (Busbar) 容量也大致對應此水平。

相比之下，ORv3 HPR 專為高功率密度而生。它通常配置 3 個電源架，每個電源架容納 6 個高達 5.5kW 的 PSU。這使得單個 HPR 電源架就能提供 33kW 的功率，整個機架的總功率容量可輕鬆達到 92kW 或更高。其匯流排容量也相應提升至 92kW 以上，以支持這種級別的功率傳輸。

電源輸入與輸出

ORv3 的 PSU 通常支援單相交流輸入（例如 200-277 VAC），這在許多標準數據中心環境中很常見。而 ORv3 HPR 為了支援更高的功率輸入，除了單相選項外，更普遍支援三相交流輸入（例如 347/200 VAC 至 480/277 VAC），這有助於更有效地分配大電流負載。

在輸出方面，兩者都遵循 OCP 的趨勢，主要提供 48V DC 輸出電壓。相較於傳統的 12V 系統，48V 輸出能顯著降低配電損耗 (I²R losses)，提高整體能源效率，尤其在高功率應用中優勢更為明顯。

效率與功率因數

能源效率是 OCP 設計的核心考量。標準 ORv3 PSU 的峰值效率可達 97.5%。而 ORv3 HPR 在此基礎上進行了進一步優化，其先進的 PSU 設計旨在實現更高的峰值效率（接近 98%）和更優越的功率因數校正 (PFC)。這意味著 HPR 在轉換過程中浪費的能源更少，有助於降低運營成本 (OPEX) 和數據中心的總體擁有成本 (TCO)。

物理尺寸與設計

兩者都採用 OCP 標準的 21 英寸寬機架設計，相較於傳統的 19 英寸 EIA 機架，提供了更好的氣流空間和設備佈局靈活性。主要的物理差異在於深度：標準 ORv3 機架深度通常為 42 英寸，而 ORv3 HPR 為了容納更深的伺服器、更多的電源設備以及潛在的液冷組件，其深度通常增加到 48 英寸。

兩者都強調模塊化設計，允許靈活配置電源和備用電池單元 (BBU)。HPR 在設計上還可能包含更強化的接地方案和更高的抗震動、抗衝擊能力，以確保在高功率運行下的穩定性和可靠性。

上圖展示了一個工業控制面板，類似於數據中心內用於管理和監控複雜電源系統的組件。

散熱考量

隨著功率密度的急劇增加，散熱成為關鍵挑戰。ORv3 的 18kW 功率水平通常可以透過優化的氣流設計進行管理。然而，ORv3 HPR 的超高功率密度（92kW+）往往超出了傳統風冷能力的極限，因此 HPR 設計通常原生考慮或支援先進的散熱解決方案，特別是直接液體冷卻 (Direct Liquid Cooling, DLC) 或浸入式冷卻，以有效帶走伺服器和 PSU 產生的巨大熱量。

管理與監控

兩者都支援透過電源管理控制器 (Power Management Controller, PMC) 進行監控和管理，實現能源節約和優化運營。ORv3 HPR 可能會整合更先進的監控功能，例如 OCP 定義的電源監控介面 (Power Monitoring Interface, PMI) 模塊，提供更精細的電源使用數據、故障診斷和信號路由能力，以滿足複雜高功率環境的管理需求。

規格差異快速對照表

下表總結了 ORv3 和 ORv3 HPR 之間的主要技術規格差異：

性能維度比較：雷達圖分析

為了更直觀地展示 ORv3 和 ORv3 HPR 在不同性能維度上的相對側重，以下雷達圖基於綜合分析給出了評估。請注意，這些評分是相對比較，旨在說明兩者設計理念的差異，而非絕對數值。

從圖中可以看出，ORv3 HPR 在功率密度、擴展性（尤其是在高功率範圍內）和能源效率方面表現突出，但其初始成本效益相對較低，且對散熱系統的要求更為複雜。標準 ORv3 則在成本效益和標準應用兼容性方面更具優勢，適用於對功率密度要求不那麼極端的場景。

應用場景差異：何時選擇 ORv3？何時需要 ORv3 HPR？

根據實際需求匹配最合適的機架解決方案

技術規格的差異直接決定了 ORv3 和 ORv3 HPR 在不同應用場景中的適用性。

ORv3 的主要應用場景

標準 ORv3 機架憑藉其良好的效率、模塊化設計和相對較低的部署成本，非常適合以下應用：

• 一般企業數據中心：滿足傳統伺服器、存儲和網絡設備的部署需求。
• 中等密度的計算環境：適用於功率需求在每機架 18kW 以下的標準計算集群。
• 成本敏感型部署：在對初始投資有較高要求的項目中，ORv3 提供了一個高效且符合 OCP 標準的選擇。
• 雲計算基礎設施：作為構建標準化、可擴展雲平台的基本單元。

上圖展示了一個多階段控制面板，象徵著數據中心內需要精密控制和分區管理的基礎設施組件。

ORv3 HPR 的主要應用場景

ORv3 HPR 專為應對極端功率和散熱挑戰而設計，其應用場景主要集中在：

• 高性能計算 (HPC)：支持需要大量計算核心和高內存帶寬的科學計算、模擬和建模任務。
• 人工智能 (AI) 與機器學習 (ML)：為大規模 AI 訓練和推理集群提供充足電力，特別是承載大量 GPU 或其他 AI 加速器的伺服器。例如，Meta 公司就基於 ORv3 HPR 展示了高達 140kW 的液冷 AI 機架。
• 超大規模數據中心 (Hyperscale)：滿足 Google、Meta 等大型互聯網公司對極高機架功率密度和能源效率的需求。
• 高密度伺服器部署：在有限的物理空間內最大化計算能力，例如金融交易、基因測序等領域。
• 需要先進散熱方案的環境：特別適用於部署液體冷卻（直接芯片、浸入式等）系統以管理巨大熱負荷的場景。

關係與應用心智圖

以下心智圖清晰地展示了 ORv3 與 ORv3 HPR 的關係、核心規格差異及其對應的主要應用領域。

深入了解 ORv3 HPR 生態系統

以下視頻深入探討了 ORv3 HPR 生態系統的解決方案，包括對機架設計的改進以適應更高功率，以及如何與液冷歧管等各種附件接口。這有助於理解 HPR 在實際部署中的考量。

觀看此視頻可以更深入地了解 ORv3 HPR 的設計細節、電源供應單元 (PSU) 的考量，以及整個生態系統如何協同工作以支持高功率應用。

常見問題 (FAQ)

參考資料

• ORV3 PSU Module Specification Comparison - GW Instek
• ORv3 High Power Rack (HPR) Power Shelf - Advanced Energy
• ORV3 33kW Power System - Delta Electronics
• Meta's open AI hardware vision - Engineering at Meta
• Open Rack V3 HPR Power Monitoring Interface (PMI) Module Rev 0.2 - Open Compute Project
• Key Power Features of ORv3 - Open Compute Project (PDF)

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