人工智能(AI)和云计算/边缘计算的快速发展,使数据中心以前所未有的速度不断扩张。由于电力成本是最大的运行开支,电源转换效率的高低对实现可持续性和降低成本变得至关重要。
人工智能(AI)的发展推动了数据中心的扩张和对效率的需求。电力成为最大的成本来源,电源转换效率变得至关重要。AI数据中心、云计算、边缘计算和互联技术的发展,要求更高的机架功率密度,并需要适应800V高压直流(HVDC)架构用于兆瓦级AI基础设施。
安森美提供从电网到GPU的全面智能电源解决方案,支持高密度、高能效的机架服务器架构。通过集成EliteSiC™系列碳化硅MOSFET和JFET、PowerTrench®T10 MOSFET、氮化镓(GaN)HEMT、负载点(PoL)降压稳压器、智能保险丝和Vcore电源解决方案,系统设计人员可以在整个服务器电源链中实现更高的功率密度、更高的效率和精确的电源管理。
这些先进的电源技术有助于优化能耗、降低运营和散热成本,并支持现代数据中心和AI服务器平台对性能、可靠性和可持续性的要求。
Our SiC MOSFETs are designed to be fast and rugged and include system benefits from high efficiency to reduced system size and cost. MOSFETs are metal–oxide–semiconductor field-effect transistors with insulated gates. These silicon carbide MOSFETs have a higher blocking voltage and higher thermal conductivity than silicon MOSFETs, despite having similar design elements. SiC power devices also have a lower state resistance and 10 times the breakdown strength of regular silicon. In general, Systems with SiC MOSFETs have better performance and increased efficiency when compared to MOSFETs made with silicon material.
There are many advantages to choosing SiC MOSFETs over silicon MOSFETs, such as higher switching frequencies. High-temperature development is also not a concern when using SiC MOSFET modules because these devices can operate efficiently even in high heat. Additionally, with SiC MOSFETs, you benefit from a more compact product size because all components (inductors, filters, etc.) are smaller.
高压直流(HVDC):高压直流供电可减少转换级数,并提高高密度人工智能数据中心的效率。
中间母线转换器(IBC):一种直流-直流转换器,可将配电母线电压降至中间电平,以实现高效的下游供电。
电池备用单元(BBU):一种 储能系统,可在停电或电源异常时提供临时备用电源。
电容器备用单元(CBU):一种利用电容器在负载快速变化时提供瞬时备用电源并稳定母线电压的储能子系统。
峰值负荷削减架(PLSS):一种能量存储子系统,可在短期需求激增时补充电源。
负载点(PoL):提供处理器、加速器和内存设备所需精确电压的最终电源转换阶段。
热插拔:无需关闭系统即可添加或更换硬件的能力,由管理浪涌电流并保护设备的电路提供支持。
电源单元(PSU):一种电源转换器,为服务器、存储系统和网络设备提供所需的电压等级。
固态变压器(SST):一种电力电子设备,可将中压电能转换为较低电压,其效率和控制能力均优于传统变压器。
不间断电源(UPS):一种备用电源系统,可在停电期间立即提供电力,直至更持久的备用电源可用。
智能功率级(SPS):一种集成式功率器件,可高效地向 CPU、GPU、ASIC 及其他计算设备提供大电流。
电子熔断器 (eFuse):一种基于半导体技术的保护器件,可保护电子系统免受过流、过压、短路和浪涌电流事件的影响。
DC-DC转换器:一种将一种直流电压电平转换为另一种直流电压电平的电源转换电路,用于高效分配和调节电源。
宽禁带 (WBG) 半导体:如碳化硅 (SiC) 和氮化镓 (GaN) 等先进材料,其效率、功率密度和开关性能均优于硅。
机架功率密度:服务器机架内的总耗电量,通常以千瓦(kW)为单位。
母线:一种导电式配电组件,可在数据中心内的配电设备、服务器和存储系统之间高效传输大电流。
Vcore(核心电压):提供给CPU、GPU、ASIC及其他计算设备处理核心的稳压供电电压。
AI数据中心专为实现极高的计算密度和功耗而设计,其计算能力主要由GPU和AI专用加速器驱动。与企业级或高性能计算(HPC)数据中心相比,它们支持超大规模部署,机架功耗正从目前的数十千瓦逐步提升至数百千瓦,甚至达到兆瓦级,这需要先进的电力转换和分配架构。
AI数据中心采用多级电源架构,包括交流-直流(AC-DC)转换、电池备份、中间母线转换、多相直流-直流(DC-DC)稳压以及负载点(PoL)转换。这种分层设计确保了CPU、GPU、ASIC和内存子系统的高效率、高可靠性以及精确的电压稳压。
将配电电压从12V提高到48V,并进一步提升至±400V或800V高压直流(HVDC),可减少传导损耗、缩小电缆规格并减少转换级数。更高电压的直流架构能提升功率密度和效率,使未来的人工智能机架能够扩展至数百千瓦的规模,同时优化空间利用率和系统成本。
宽禁带(WBG)半导体(如碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN))与硅相比,能够实现更高的开关频率、更低的损耗以及更高的工作温度。这些特性使人工智能数据中心的电源能够实现更高的效率、更高的功率密度,并降低散热需求。
热插拔和智能保险丝解决方案可在无需关闭系统的情况下更换组件,从而提高系统运行时间和可维护性。这些解决方案提供浪涌电流控制、故障保护以及通过PMBus实现的遥测功能,这在人工智能数据中心采用的400V和800V直流母线架构中尤为重要。
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