أخبار

مع دفع أعباء عمل الذكاء الاصطناعي لطلب غير مسبوق على كثافة الحوسبة، تتصاعد متطلبات الطاقة لمراكز البيانات الحديثة من رفوف 15 كيلو واط التقليدية إلى تكوينات ضخمة تبلغ 600 كيلو واط و 1 ميجاوات. لمواجهة هذا التحدي، وسعت STMicroelectronics و NVIDIA تعاونهما لنشر بنيات توزيع طاقة متقدمة للتيار المستمر عالي الجهد (HVDC) بقوة 800 فولت. يعد هذا الانتقال ضروريًا لتقليل مستويات التيار، وتقليل حجم الكابلات، وخفض خسائر نقل الطاقة بشكل كبير، مما يتيح في النهاية التوازي الشديد المطلوب للبنية التحتية للذكاء الاصطناعي المُسرَّعة بوحدات معالجة الرسوميات (GPU) على نطاق واسع.

أثمرت الشراكة عن سلسلة من لوحات توزيع الطاقة عالية الأداء (PDBs) المصممة لتناسب المساحة المحدودة لرفوف الخوادم القياسية. ومن بين هذه اللوحات، يحقق محول LLC الجديد بقوة 6 كيلو واط وتردد 850 كيلو هرتز كفاءة قصوى تبلغ 97.5% وكثافة طاقة تبلغ 2500 واط/بوصة³. يستفيد هذا النظام من ترانزستورات طاقة GaN المتقدمة بقوة 700 فولت على الجانب الأولي للتعامل مع التشغيل عالي التردد مع الحفاظ على أبعاد مدمجة. علاوة على ذلك، يوفر إدخال محول LLC مكدس بثمانية مستويات بقوة 20 كيلو واط - باستخدام أجهزة GaN بقوة 120 فولت على الجانب الأولي و MOSFETs بقوة 25 فولت على الجانب الثانوي - حلًا مستهدفًا لتزويد القضبان الوسيطة التي تتطلب تيارًا عاليًا لوحدات معالجة الرسوميات ووحدات المعالجة المركزية ووحدات الذاكرة.

تعتمد البنية التقنية وراء هذه الحلول على مزيج متطور من تقنيات كربيد السيليكون (SiC) ونتريد الغاليوم (GaN)، المتكاملة مع مشغلات البوابات المعزولة كلفانيًا STGAP. من خلال استخدام طوبولوجيا مبتكرة تقسم تصاميم الجسر الكامل الكبيرة التقليدية إلى مجموعات متوازية من المحولات الأصغر، نجح فريق التصميم في تقليل التدفق المغناطيسي الأساسي وتحسين الإدارة الحرارية. يتيح هذا النهج المفصل، جنبًا إلى جنب مع مؤقتات عالية الدقة لوحدة التحكم الدقيقة STM32G4، تحكمًا دقيقًا في الوقت الفعلي وهو أمر حيوي للحفاظ على الاستقرار في أنظمة إدارة الطاقة عالية الكثافة.

تظل الموثوقية والسلامة في صميم بنية HVDC هذه. تضمن إضافة تقنية عملية BCD (BIPOLAR-CMOS-DMOS) من ST ودوائر حماية التبديل السريع المتخصصة أن هذه الأنظمة يمكنها تحمل قسوة عمليات النشر على مستوى الخوادم. بينما تتعامل مراكز البيانات الضخمة مع التداخل الكهرومغناطيسي وتبديد الحرارة، فإن القدرة على تجميع 12 كيلوواط من توصيل الطاقة في عامل شكل مدمج بكفاءة تزيد عن 98% تمثل قفزة نوعية في تصميم مراكز البيانات المستدامة. من خلال تقليل خطوات التحويل بشكل كبير بين شبكة التيار المتردد ونواة الخادم، يساعد هذا الانتقال إلى بنية 800 فولت المؤسسات على تلبية متطلبات الطاقة الهائلة لابتكار الذكاء الاصطناعي الحديث مع تحسين استخدام الموارد.

مع انتقال العديد من تكوينات PDB — التي تتراوح من 6 كيلوواط إلى 20 كيلوواط — الآن إلى مراحل الاختبار والإنتاج، تحدد شراكة ST و NVIDIA مستقبل الطاقة على مستوى الرف. لا يعالج هذا الإنجاز التكنولوجي الاختناقات الفورية لتوصيل الطاقة الضخمة فحسب، بل يوفر أيضًا مخططًا قابلاً للتطوير للصناعة. مع استمرار الشركات في دفع حدود أجهزة الذكاء الاصطناعي، ستكون حلول توزيع الطاقة عالية الكفاءة هذه أساسية في الحفاظ على أداء وطول عمر بيئات الهايبرسكيل المستقبلية.

بقلم: إيلينا فانس، محللة صناعية رفيعة المستوى تتمتع بخبرة تزيد عن 15 عامًا في الأنظمة المدمجة واستراتيجية الطاقة الصناعية. تركز إيلينا على تقاطع البنية التحتية للأجهزة وكفاءة الطاقة، وتساعد الشركات المصنعة العالمية في تحديث أصولها الرقمية لتحقيق مرونة تشغيلية طويلة الأمد.