Серверные стойки для центров обработки данных с искусственным интеллектом: архитектура питания 800 В постоянного/постоянного тока
Jun 24, 2026
Оставить сообщение
ТЛ;ДР:Серверные стойки искусственного интеллекта стремятся достичь мегаваттного-уровня мощности, и традиционные архитектуры переменного тока с напряжением 48 В не успевают за этим. Промышленность переходит на системы шин высокого-постоянного тока (HVDC) с тремя основными маршрутами преобразования постоянного тока в постоянный: 800 В-в-50 В (трех-ступенчатый), 800 В-в-12 В (двухступенчатый) и 48 В одноступенчатый VRM. Каждый из них по-разному балансирует эффективность, плотность мощности и масштабируемость. В этом руководстве подробно описаны все три архитектуры, их основные топологии, а также растущая роль устройств GaN и вертикальной подачи питания.
В 2022 году один процессор искусственного интеллекта потреблял около 0,4 кВт энергии. Полныйсерверная стойкашкаф потреблял менее 60 кВт. Перенесемся в 2024 год: мощность процессора уже превысила отметку в 2 кВт, а мощность отдельных стоек превысила 150 кВт. По отраслевым прогнозам, к 2027–2030 году мощность отдельных процессоров достигнет 2–4 кВт, а энергопотребление на уровне стойки- приблизится кот 600 кВт до 1 МВт.
Такой экспоненциальный рост не просто создает нагрузку на вашу систему охлаждения. Это фундаментально меняет способ, которым мы десятилетиями поставляли электроэнергию в серверные стойки центров обработки данных с искусственным интеллектом. Традиционная цепь питания от переменного тока-до-48 В достигает своего потолка. Ответ? Общеотраслевой-переход в сторону архитектур шин высокого напряжения постоянного тока (HVDC) 800 В и передовых топологий преобразователей постоянного тока.
В этом посте описывается полная эволюция электроснабжения центров обработки данных с использованием искусственного интеллекта. Вы изучите три основные схемы источников питания постоянного/постоянного тока напряжением 800 В, основные различия между ними и то, где каждая архитектура подходит, когда плотность стоек приближается к диапазону мегаватт.
Как ИИ способствует изменению архитектуры электропитания центров обработки данных?
Вычисления ИИ растут настолько быстро, что энергопотребление отдельной-стойки подскочило с менее 60 кВт в 2022 году до более 150 кВт в 2024 году. К 2030 году отдельные стойки серверов ИИ могут потреблять от 600 кВт до 1 МВт. Этот взрывной рост делает традиционную цепь питания переменного тока с напряжением 48 В устаревшей и заставляет полностью переосмыслить то, как электричество достигает процессора.
Цифры говорят ясную историю. В 2022 году один процессор искусственного интеллекта потреблял около 0,4 кВт. К 2023 году эта цифра уже преодолела барьер в 1 кВт, а мощность отдельных стоек приблизилась к 100 кВт. После 2024 года энергопотребление процессоров превысит 2 кВт, а спрос на уровне стойки- превысит 150 кВт.
Графические процессоры NVIDIA поколения-Blackwellпредставляют эту тенденцию в действии. Система DGX GB200 NVL72 объединяет 72 графических процессора в одной стойке с жидкостным-охлаждением, потребляя более 100 кВт вычислительной мощности из одного корпуса. И это еще первые дни для масштабирования инфраструктуры искусственного интеллекта.
Если смотреть дальше, траектория становится круче. В период с 2027 по 2030 год мощность отдельных процессоров может достигать 2–4 кВт, тогда как мощность отдельных стоек достигнет 600 кВт и в конечном итоге приблизится к 1 МВт. При такой плотности традиционные архитектуры, основанные на однофазных блоках питания переменного тока (PSU) и шинах постоянного тока 48 В, сталкиваются с проблемами, для решения которых они никогда не были предназначены. Более высокие токи означают большие резистивные потери. Более толстые медные дорожки увеличивают стоимость и вес. А физическое пространство, необходимое для обычного оборудования для преобразования энергии, напрямую конкурирует с вычислительным оборудованием, для которого оно предназначено.
Именно поэтому отрасль переходит к высоковольтным архитектурам постоянного тока и переосмысливает каждый этап цепочки преобразования постоянного тока в постоянный внутри стойки.
Три этапа эволюции энергетической архитектуры центров обработки данных с искусственным интеллектом
Путь от сегодняшних систем электропитания к завтрашним стойкам, способным-выдавать мегаватты, — это не один скачок. Это трехэтапная-эволюция, каждая из которых определяется плотностью мощности стойки, которую она может поддерживать, и используемой топологией преобразования.
Этап 1: Текущая архитектура (до 250 кВт на стойку)
Сегодняшние центры обработки данных используют распределенные системы ИБП с шиной постоянного тока 48 В. Путь подачи энергии выглядит следующим образом:
На объект поступает переменный ток среднего-напряжения (от 10 до 34,5 кВ).
Сетевые-трансформаторы частоты понижают его до трехфазного-низкого-переменного напряжения 380 В.
Распределительные устройства и автоматические выключатели направляют его в каждую стойку.
Блоки питания внутри стойки преобразуют переменный ток в 48 В постоянного тока.
Преобразователь промежуточной шины (IBC) понижает напряжение с 48 В до 12 В на материнской плате.
Модули стабилизатора напряжения (VRM) подают финальные 0,8 В на ядра процессора.
Распределенные аккумуляторные резервные блоки (BBU) подключаются к шине 48 В для обеспечения бесперебойного питания. Эта архитектура хорошо работает при нынешней плотности стоек, но она была разработана для мира, гдеэнергопотребление центра обработки данныхизмерялась десятками киловатт на стойку, а не сотнями.
Этап 2: Ближайшее будущее (около 500 кВт на стойку)
По мере роста удельной мощности стойки блоки питания полностью вытесняются из ИТ-стойки. В новом подходе используются трехфазные шкафы постоянного тока с высоким-высоким-напряжением.
В этой модели в шкафу-стороны питания размещены трехфазные-блоки питания и блоки BBU. Он подает напряжение плюс-минус 400 В или 800 В постоянного тока на ИТ-стойки по шине высокого-напряжения. Преобразователи постоянного тока внутри ИТ-стойки затем понижают это напряжение до уровня, необходимого каждому компоненту. Эта архитектура значительно повышает как эффективность преобразования, так и удельную мощность за счет уменьшения количества этапов преобразования между сетью и процессором.
Этап 3: Видение 2030 года (1 МВт на стойку)
При мощности стойки-на уровне мегаватт архитектура превратится в гибридную микросеть постоянного тока. Полупроводниковые-трансформаторы (SST) заменят традиционные сетевые-частотные трансформаторы и боковые шкафы, обеспечивая одноступенчатое-преобразование мощности с гораздо более высокой плотностью мощности.
В сочетании с полупроводниковыми-автоматическими выключателями (SSCB) это создает микросеть постоянного тока, построенную на высоко-шине постоянного тока. Он обеспечивает многопортовое соединение постоянного тока с источниками питания, сетью, нагрузками и накопителями энергии. ИТ-стойки будут работать напрямую от напряжения 800 В или выше с пошаговым-понижающим преобразованием до 48 В, затем до 12 В и, наконец, до 0,8 В для ядер процессора.
Итог
От переменного тока к HVDC и гибридным микросетям постоянного тока — эти три этапа определяют четкий путь эволюции. По мере масштабирования больших языковых моделей искусственного интеллекта и интеллектуальных вычислительных центров 800 В HVDC превращается из необязательной модернизации в обязательную основу для инфраструктуры искусственного интеллекта следующего-поколения.
Каковы три основные схемы источников питания постоянного/постоянного тока напряжением 800 В?
Внутри стойки высокого напряжения постоянного тока 800 В три основные схемы преобразования постоянного тока в постоянный обеспечивают многоступенчатый путь от входного напряжения 800 В до напряжения ядра 0,8 В, которое необходимо процессорам искусственного интеллекта. Они различаются количеством этапов преобразования, входным напряжением VRM и компромиссом между эффективностью, плотностью и совместимостью экосистемы.
Вот три схемы, а также их ключевые характеристики:
Схема 1: 800–50 В (трех-ступенчатое преобразование)
В этом подходе используется высоковольтный-IBC с резонансным преобразователем LLC с соотношением 16:1 для понижения напряжения 800 В примерно до 50 В. Вторая-ступень низкого-IBC (гибридный переключаемый-емкостный преобразователь с соотношением сторон 8:1) еще больше снижает напряжение примерно до 6 В. Наконец, модуль VRM передает выходные данные в ядро графического процессора.
Преимущества:Он повторно использует зрелую экосистему 48 В. Низковольтная конструкция VRM 6 В- обеспечивает лучшую масштабируемость и помогает повысить плотность мощности VRM.
Недостатки:Трех-цепочка конверсий длиннее. Каждая дополнительная ступень добавляет потери, что снижает общий КПД.
Схема 2: 800–12 В (двух-ступенчатое преобразование)
В этой схеме используется высоковольтный- IBC (LLC с соотношением 64:1) для преобразования 800 В непосредственно в 12 В. Оттуда модуль VRM выводит данные непосредственно на ядро графического процессора.
Преимущества:Всего два этапа. Более короткий путь означает более простую архитектуру и меньшее количество компонентов.
Недостатки:VRM работает от входного напряжения 12 В, что ограничивает его удельную мощность и способность-выдерживать ток. Это может создать узкое место в сети подачи электроэнергии (PDN) между IBC и VRM.
Схема 3: Одноступенчатый-VRM, 48 В (квазидвух-ступенчатый)
В этой схеме высоковольтный-IBC (LLC 16:1) сочетается с однокаскадным-VRM на 48 В. VRM передает выходные данные непосредственно в ядро графического процессора.
Преимущества:Формирует квази-двух-архитектуру, которая сокращает путь передачи энергии.
Недостатки:Однокаскадный-VRM, расположенный рядом с графическим процессором, имеет относительно меньшую плотность мощности.
Быстрое сравнение
Что касается входной стороны VRM, то видно, что как схема 800В-–-50В, так и схема 800В-–12В подают на VRM либо 12В, либо 6В. В однокаскадной схеме VRM на 48 В, напротив, в качестве входа VRM используется примерно 48 В. Основываясь на этой разнице, мы можем сгруппировать три архитектуры в две категории: те, которые основаны на VRM 12 В/6 В, и те, которые основаны на VRM 48 В.
Как архитектура VRM 12 В/6 В работает в серверных стойках AI?
В архитектуре VRM 12 В/6 В многофазный понижающий преобразователь обеспечивает окончательное преобразование напряжения из 12 В или 6 В в напряжение примерно от 0,8 В до 1 В, необходимое ядрам графического процессора. Эта топология хорошо подходит для экстремальных текущих требований процессоров искусственного интеллекта, но предъявляет высокие требования к упаковке, магнитной интеграции и терморегулированию.
Многофазный понижающий преобразователь-
В обеих схемах от 800 В-до-50 В и от 800 В- до 12 В напряжение шины, достигающее VRM, составляет примерно 12 В или 6 В с целевым выходным напряжением около 1 В. Многофазные понижающие преобразователи очень хорошо отвечают этим требованиям. Они разделяют выходной ток на несколько параллельных фаз, что снижает нагрузку на отдельные компоненты и улучшает переходные характеристики.
Однако огромные выходные токи, необходимые современным микросхемам искусственного интеллекта (от сотен до более тысячи ампер), доводят каждый аспект конструкции VRM до предела. Упаковка должна минимизировать паразитную индуктивность. Магнитные компоненты должны выдерживать большие токи в ограниченном пространстве. А тепловые решения должны отводить значительное количество тепла с очень небольшой площади.
Горизонтальная подача электроэнергии и ее ограничения
Традиционные конструкции VRM на 12 В пропускают ток «горизонтально» по материнской плате. Трассы сети подачи питания (PDN) проходят сбоку от VRM к разъему процессора. Это работало нормально, когда ток процессора был умеренным.
Но поскольку токи микросхем AI достигают сотен или даже тысяч ампер, паразитное сопротивление и паразитная индуктивность в горизонтальных дорожках PDN становятся серьезными узкими местами в производительности:
Переходный отклик страдает:Длинный путь тока и высокие паразитные параметры затрудняют поддержку высокоскоростных-изменений нагрузки.
Плато эффективности:Потери PDN составляют растущую долю в общем энергопотреблении, что затрудняет достижение дальнейшего повышения эффективности.
Почему вертикальная подача электроэнергии заменяет горизонтальную?
Вертикальная подача питания направляет ток от VRM непосредственно «вверх» в кристалл процессора, а не направляет его горизонтально через материнскую плату. Это значительно сокращает PDN, перемещает VRM ближе к нагрузке, снижает паразитные потери и улучшает как эффективность преобразования, так и удельную мощность.
Идея проста. Вместо того, чтобы ток шел горизонтально по дорожкам печатной платы, чтобы достичь чипа, он течет вертикально через подложку или корпус. В некоторых конструкциях это сокращает длину электрического пути на порядок.
Отсюда вытекают каскадные выгоды. Более короткие пути означают более низкое паразитное сопротивление и индуктивность. Меньшие паразитные значения означают более быструю переходную реакцию. А более быстрая реакция на переходные процессы означает, что VRM может справляться с быстрыми колебаниями нагрузки, которые характерны для современных систем.центр обработки данных искусственного интеллектаТребуются рабочие нагрузки графического процессора.
3D-упаковка и термическая интеграция
Помимо направления потока мощности, корпус и структурная конструкция силовых модулей напрямую влияют на эффективность VRM, тепловые характеристики и масштабируемость. Технология VRM переходит от традиционной плоской упаковки к более компактным трехмерным структурам с более высокой-плотностью-.
Эти передовые подходы к упаковке интегрируют индукторы и систему управления температурным режимом в сам корпус микросхемы. Перемещая этап преобразования энергии физически ближе к кристаллу процессора (или даже под ним), они еще больше уменьшают длину PDN, обеспечивая при этом более эффективный отвод тепла от компонентов VRM. Эта эволюция от плоского к 3D необходима для поддержкиследующее поколение стоечных развертываний-с высокой плотностью размещениягде место на доске находится в абсолютном дефиците.
Преобразователь промежуточной шины 48 В: топология HSC и преимущества GaN
В архитектуре источника питания 48 В для центров обработки данных преобразователь промежуточной шины (IBC) служит критически важным связующим звеном между шиной высокого-напряжения и нагрузкой низкого-напряжения. Он обеспечивает преобразование напряжения примерно с 48 В до 12 В или 6 В.
Как работает преобразователь гибридных переключаемых-конденсаторов (HSC)
Гибридный преобразователь с переключаемыми-конденсаторами (HSC) сочетает в себе преимущества преобразователей с переключаемыми-конденсаторами и резонансных LLC-преобразователей. Он обеспечивает как включение при нулевом-напряжении (ZVS),-включение, так и выключение-близкого-тока (ZCS) для своих коммутационных устройств.
По сравнению со стандартным LLC-преобразователем топология HSCснижает потери в обмотках синхронного выпрямителя и трансформатораодновременно улучшая коэффициент преобразования напряжения. Соотношение между входным и выходным напряжением устанавливается переключаемой-цепью конденсаторов, которая обеспечивает фиксированный-коэффициент преобразования и высокоэффективный-этап преобразования.
Компания Infineon разработала модуль преобразователя HSC мощностью 1,3 кВт с размерами всего 42 x 18 x 7,7 мм и соотношением витков трансформатора 8:1. Этот компактный модуль демонстрирует преимущества плотности, которые топология HSC дает при преобразовании электроэнергии в центрах обработки данных.
Откуда берутся потери?
Благодаря мягкому-переключению HSC основные потери происходят не от самих коммутационных устройств. Вместо этого они концентрируются в магнитных компонентах и печатной плате. Анализ потерь экспериментальных прототипов показывает, что потери магнитных компонентов составляют более 50% от общих потерь в типичном преобразователе HSC.
Такое распределение имеет важные последствия для оптимизации дизайна. Вместо того, чтобы сосредотачиваться в первую очередь на выборе переключателей, инженерам необходимо уделять приоритетное внимание разработке усовершенствованной магнитной части и компоновке печатной платы, чтобы повысить эффективность.
Выходное сопротивление и эффекты мертвого-времени
Во время простоя (короткий интервал между переключениями) заряд емкости перехода переключающих устройств напрямую влияет на выходное сопротивление преобразователя, что, в свою очередь, влияет на эффективность работы.
Выходное сопротивление (Rout) пропорционально мертвому времени (tdt). Более длительное время простоя означает более высокий импеданс и более низкую эффективность. Эта взаимосвязь делает скорость переключения критическим фактором производительности HSC, и именно здесь на сцену выходит следующая крупная инновация.
Почему устройства GaN имеют реальное значение
Внедрение устройств на основе нитрида галлия (GaN) в топологию HSC является ключевым шагом на пути к повышению эффективности и удельной мощности.Транзисторы GaN обеспечивают меньший заряд затвора и более высокую скорость переключения.чем их кремниевые аналоги, что существенно снижает выходное сопротивление (Rout).
Практический эффект поразителен. В прототипе HSC, где GaN-устройства заменили кремниевые полевые транзисторы, количество полевых транзисторов на верхней- стороне сократилось с 8 до всего лишь 4, сократив количество компонентов вдвое. Это сокращение напрямую приводит к уменьшению размера модуля, снижению стоимости и упрощению сборки.
Тестирование эффективности показывает, что прототип на основе GaN- достигает несколько более высокого пикового КПД, чем кремниевый вариант. При полной нагрузке 1 кВт разница в эффективности между GaN и Si составляет около 0,15%, при этом оба достигают высокой эффективности преобразования. Реальное преимущество GaN проявляется в меньшем количестве компонентов, улучшенной удельной мощности и более низком выходном импедансе, что улучшает динамические характеристики при быстро меняющихся рабочих нагрузках искусственного интеллекта.
Преобразователи промежуточной шины высокого-напряжения: 800–50 В и 800–12 В.
В архитектуре шины HVDC 800 В высоковольтный преобразователь промежуточной шины (HVIBC) является критически важным первым этапом. Он понижает шину 800 В уровня шкафа-к шине среднего-напряжения, которая питает нижестоящую ступень VRM. В настоящее время доминируют две конструкции HVIBC.
800В до 50В ООО DCX
В DCX LLC от 800 В- до 50 В используется резонансная топология LLC с соотношением витков 16:1 для преобразования напряжения шины 800 В примерно до 50 В. Это соответствует традиционной экосистеме 48 В, что делает ее совместимой с существующими нисходящими конструкциями IBC и VRM.
Прототип DCX LLC от 800 В-до 50 В компании Infineonдостигает плотности мощности 1,6 Вт/мм². Такая высокая плотность имеет решающее значение для серверных стоек AI, где каждый миллиметр пространства на плате конкурирует с вычислительным оборудованием, памятью и сетевым оборудованием.
ООО «DCX» от 800 В до 12 В
LLC DCX от 800 В- до 12 В использует более агрессивный подход с коэффициентом трансформации 64:1. Он преобразует шину 800 В непосредственно в напряжение 12 В, полностью исключая промежуточную ступень 48 В.
Прототип LLC DCX от 800 В-до-12 В компании Infineon обеспечивает плотность мощности 1,2 Вт/мм². Хотя плотность несколько ниже, чем у версии на 50 В, этот подход уменьшает общее количество этапов преобразования между шиной и графическим процессором, что может компенсировать разницу в плотности за счет повышения сквозной-эффективности.
Сравнение двух подходов
Выбор между этими двумя HVIBC зависит от нисходящей архитектуры. Если вы строите существующую экосистему 48 В с проверенными IBC и VRM, путь от 800 В-до-50 В обеспечивает совместимость и более высокую плотность первого-каскада. Если вы хотите свести к минимуму общее количество этапов преобразования и упростить цепь питания, путь от 800 В- до 12 В обеспечивает более короткий путь за счет несколько меньшей плотности первого этапа и потенциальных проблем с PDN.
Чем отличается одноступенчатая архитектура VRM 48 В?
В однокаскадной архитектуре-VRM на 48 В используется топология выпрямителя с-удвоением тока, которая интегрирует выходную индуктивность непосредственно в трансформатор. Это устраняет необходимость использования отдельных компонентов индуктора, значительно уменьшает объем магнитного элемента и сокращает путь питания от шины к ядру процессора.
После рассмотрения архитектур VRM 12 В/6 В давайте посмотрим на другой важный технический путь: архитектуру VRM 48 В. По сравнению с традиционными подходами 12 В/6 В эта архитектура нацелена на более высокое напряжение шины, меньшее количество этапов преобразования, более высокую эффективность преобразования и большую плотность мощности. Это быстро становится важным направлением для систем питания серверов с искусственным интеллектом следующего-поколения.
Текущая-топология удвоенного выпрямителя
Текущая топология-с двойным выпрямителем лежит в основе конструкции VRM 48 В для приложений центров обработки данных. Он обеспечивает сочетание высокого-коэффициента понижения, высокой допустимой токовой нагрузки и простоты конструкции, что соответствует требованиям рабочих нагрузок искусственного интеллекта.
Ключевым преимуществом является то, что выходные индукторы могут быть интегрированы в сам трансформатор. Индуктивность намагничивания трансформатора служит выходной индуктивностью, что значительно уменьшает объем магнитных компонентов и повышает удельную мощность. Меньшее количество магнитных компонентов также означает меньшее количество источников потерь и более компактное размещение на плате.
Интеграция с нулевым-предвзятым TLVR
Развивая эту идею, компания Infineon предложила объединить текущую топологию-двойного выпрямителя синдуктивный стабилизатор напряжения с нулевым-смещением- (TLVR). Эта комбинация добавляет возможность регулирования напряжения для каскада удвоения тока с фиксированным -коэффициентом передачи-тока.
Экспериментальные результаты показывают, что этот подход обеспечивает высокие переходные характеристики. При входном напряжении 48 В прототип достигает пикового КПД 90,3% и плотности тока 0,5 А/мм². Хотя эти цифры могут показаться скромными по сравнению с конструкциями VRM с более низким-напряжением, они представляют собой значительный прогресс для одноступенчатого преобразователя, способного обрабатывать такой большой понижающий-коэффициент понижения напряжения (с 48 В до менее 1 В).
Почему этот маршрут набирает обороты
Однокаскадный вариант VRM с напряжением 48 В- вызывает интерес, поскольку решает фундаментальную проблему масштабирования. По мере того как мощность стойки приближается к мегаваттному уровню, каждый этап преобразования увеличивает потери и занимает место. Подавая питание напряжением 48 В непосредственно на однокаскадный-VRM рядом с графическим процессором, эта архитектура удаляет из цепочки целый уровень преобразования.
Компромисс очевиден: сам VRM должен выдерживать гораздо большее понижение напряжения-в одном каскаде, что в настоящее время ограничивает его удельную мощность по сравнению с многокаскадными подходами. Но общая эффективность системы может быть конкурентоспособной, поскольку на этом пути теряется меньше ступеней.
Как выбрать правильную архитектуру DC/DC для вашего центра обработки данных с искусственным интеллектом
Выбирайте, основываясь на трех факторах: плотность мощности вашей текущей стойки, сроки масштабируемости и построена ли ваша существующая экосистема на инфраструктуре с напряжением 48 В или 12 В. Не существует единой «лучшей» архитектуры; каждая из трех схем постоянного/постоянного тока 800 В соответствует конкретному сценарию развертывания.
Сопоставьте архитектуру с плотностью мощности
Для стоек мощностью менее 250 кВт по-прежнему работает существующий распределенный ИБП с архитектурой шины 48 В. Если вы работаете в этом диапазоне и не планируете в ближайшее время серьезного расширения, обновитестоечные решения для центров обработки данныхи прокладка кабелей может принести более непосредственную выгоду, чем капитальный ремонт архитектуры электропитания.
Для стоек мощностью от 250 до 500 кВт становится необходимым подход к шкафу со стороны HVDC-с одной из трех схем постоянного/постоянного тока 800 В. При выборе из этих трех следует учитывать, какая инфраструктура VRM и IBC у вас уже есть.
Для объектов мощностью 500 кВт и выше (с прицелом на 1 МВт) запланируйте гибридную архитектуру микросети постоянного тока с SST. Это долгосрочная-инвестиция, но строительство с учетом будущего расширения позволяет избежать дорогостоящей модернизации.
Рассмотрите свою экосистему
Если у вас развитая экосистема 48 В с проверенными IBC и VRM, трехступенчатый путь от 800 В-к-50 В- обеспечивает наиболее плавный переход. Вы будете повторно использовать существующие последующие компоненты, модернизируя только высоковольтную входную часть.
Если вы создаете новую схему и хотите максимально простую цепь питания, двухступенчатый подход от 800 В-до-12 В позволяет свести к минимуму количество компонентов. Просто убедитесь, что ваша конструкция PDN способна выдержать соответствующую плотность тока.
Если плотность мощности и эффективность преобразования являются вашими главными приоритетами и вы можете инвестировать в новую технологию VRM 48 В, одноступенчатый маршрут VRM предлагает самый короткий электрический путь и наименьшее количество ступеней потерь.
Не забывайте о кабелях
Решения по архитектуре электропитания не существуют изолированно. Кабели и оптические соединения внутри стойки должны соответствовать плотности мощности. Требуются стойки с более высокой-плотностьюКабели DAC и AOC, оптимизированные для рабочих нагрузок искусственного интеллектанаряду с высокой-скоростьюОптические трансиверы 800Gдля стойки-к-стойке и стойке-для-переключателей. Для обеспечения работоспособности всей системы физическая инфраструктура должна соответствовать электрической инфраструктуре.
В COBTEL мы разработали сквозные--решения передачи данных 400G/800G/1,6T специально для центров обработки данных с искусственным интеллектом. Это дает нам-из первых рук представление о том, как выбор архитектуры электропитания влияет на все: от компоновки стойки до оптических подключений истандарты управления кабельной системой.
Заключение
Переход на архитектуру источников питания постоянного тока напряжением 800 В не является перспективой. Это происходит сейчас. Поскольку потребляемая мощность процессора искусственного интеллекта возрастает с 2 кВт до 4 кВт, а потребность в одной-стойке увеличивается со 150 кВт до 1 МВт, традиционная цепочка поставок переменного тока/48 В просто не может масштабироваться.
Каждая из трех схем преобразования постоянного тока в постоянный ток (800 В-в-50 В, 800 В- в 12 В и 48 В одноступенчатого VRM) играет определенную роль в этой эволюции. Устройства GaN, вертикальная подача питания и усовершенствованная упаковка ускоряют переход по всем трем направлениям. Вопрос для проектировщиков центров обработки данных заключается не в том, использовать ли напряжение постоянного тока 800 В, а в том, какой путь преобразования соответствует их срокам и существующей инфраструктуре.
Если вы планируете или модернизируете инфраструктуру центра обработки данных с искусственным интеллектом, команда инженеров COBTEL может помочь вам выбрать правильную стойку, кабели и решения для оптического подключения, соответствующие вашей архитектуре электропитания.Заполните форму запроса ниже, чтобы начать разговор с нашей командой.
Часто задаваемые вопросы
1. Почему напряжение постоянного тока 800 В становится стандартом для серверных стоек центров обработки данных с искусственным интеллектом?
Традиционные архитектуры питания переменного тока/48 В были разработаны для стоек, потребляющих десятки киловатт. Стойки AI теперь превышают 150 кВт и приближаются к уровню от 600 кВт до 1 МВт. При таких уровнях мощности шины постоянного тока с более низким-напряжением требуют чрезвычайно толстых медных проводников и несут неприемлемые резистивные потери.Шина HVDC 800 В снижает токпримерно в 16 раз по сравнению с 48 В при той же мощности, что снижает вес проводника, резистивные потери и требования к физическому пространству.
2. В чем разница между двух-этапной и трех-архитектурой преобразования постоянного тока в постоянный?
Трехступенчатая архитектура (например, схема 800В-в-50В) преобразует напряжение в три этапа: 800В в 50В, затем 50В в 6В, затем 6В в напряжение ядра процессора 0,8В. Двухступенчатая архитектура (например, схема преобразования 800 В в 12 В) пропускает средний этап, преобразуя 800 В непосредственно в 12 В, а затем 12 В в 0,8 В. Меньшее количество этапов обычно означает меньшие потери и более простую конструкцию, но предъявляет более высокие требования к каждому отдельному этапу преобразования.
3. Как устройства GaN повышают эффективность преобразователей постоянного тока в центрах обработки данных?
Транзисторы GaN (нитрид галлия) переключаются быстрее и имеют меньший заряд затвора, чем кремниевые устройства. В гибридном преобразователе с переключаемыми-конденсаторами замена кремниевых полевых транзисторов наGaN-транзисторы сокращают количество полевых транзисторов на верхней- стороне с 8 до 4.сохраняя при этом почти одинаковую эффективность при полной-загрузке. Более быстрое переключение также уменьшает потери простоя-и выходное сопротивление, что улучшает динамические характеристики при быстрых колебаниях нагрузки, типичных для рабочих нагрузок ИИ.
4. Какую роль играет вертикальная подача электроэнергии в системах питания серверов искусственного интеллекта?
Вертикальная подача питания направляет ток от VRM непосредственно «вверх» в кристалл процессора, а не направляет его горизонтально через материнскую плату. Это значительно сокращает сеть энергоснабжения,снижение паразитного сопротивления и индуктивности. Результатом является более быстрый переходный процесс, меньшие потери PDN и более высокая плотность мощности. Это особенно важно для микросхем искусственного интеллекта, потребляющих от сотен до более тысячи ампер.
5. Можно ли модернизировать существующую инфраструктуру центра обработки данных с напряжением 48 В до напряжения постоянного тока 800 В?
Да, с правильным путем перехода. Схема от 800 В-до-50 В постоянного/постоянного тока была специально разработана для повторного использования существующих нисходящих компонентов на 48 В (IBC и VRM) с добавлением высоко-выходного-конечного каскада. Это позволяет центрам обработки данных проводить поэтапную модернизацию: добавлять боковые шкафы высокого напряжения постоянного тока и высоковольтные IBC, сохраняя при этом существующие IBC от 48 В до 12 В и VRM 12 В/6 В. Полный редизайн с нуля необходим только для новых сборок, нацеленных на максимальную эффективность.
Предыдущая статья:Что такое кабель MPO? Полное руководство по выбору, спрос на 800G и предотвращение ловушек
Следующая статья:Типы оптоволоконных трансиверов: от 1G до 800G
