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破局AI数据中心电源的“三高”挑战,全新高效能组合方案提供关键支撑

2024-06-07 阅读:
数据中心作为公认的高耗能行业,据国际能源署(IEA)预测,到2026年全球数据中心的电力消耗总量可能超过1000太瓦时(TWh)。因此,如何为AI数据中心部署高能效高功率密度的电源方案显得尤为重要,也成为行业亟待破局的一大痛点。

近日COMPUTEX,英伟达CEO黄仁勋甩出未来三代GPU架构这一重磅披露刷爆互联网,同时还表示英伟达在过去8年时间里,计算能力、浮点运算以及人工智能浮点运算能力增长了1000倍,增长速度几乎超越了摩尔定律在最佳时期的增长。其背后另一组数据同样引人关注——相比八年前的芯片,如今GPU用于训练GPT-4模型训练的能耗下降了350倍!5Hrednc

事实上,随着人工智能技术深入发展,让算力成为“算利”,首先要考虑的便是平衡算力与能耗的矛盾。数据中心作为公认的高耗能行业,据国际能源署(IEA)预测,到2026年全球数据中心的电力消耗总量可能超过1000太瓦时(TWh)。因此,如何为AI数据中心部署高能效高功率密度的电源方案显得尤为重要,也成为行业亟待破局的一大痛点。5Hrednc

数据中心电源的“三高”挑战如何破?5Hrednc

事实上,随着数据处理量的爆发式增加,数据中心处理能力的指数级增长需求,更高输出功率等级的电源成为支撑大规模运算的基础,从2020年至2027年,数据中心电源的输出功率预计将以惊人的速度增长,从3.3千瓦跃升至21千瓦,才能确保数据中心能够高效应对各类高负载应用,如机器学习模型训练、大规模数据分析等。5Hrednc

转换效率提升是数据中心能效革命的另一重要标志,50%负载下的电源效率将从2020年的94%提高到2027年的98%。这意味着在提供相同功率输出的同时,系统能耗将大幅降低,减少了碳足迹,响应了全球对于节能减排的共同呼吁。高效电源的应用,对于促进数据中心行业的绿色转型,实现环境友好型发展同样具有重要意义。5Hrednc

功率密度的激增则是数据中心电源发展趋势中的又一大特点,预计将由2020年的548瓦每立方英寸跃升至2027年的5000瓦每立方英寸。这一变化体现了诸如SiC等第三代半导体材料的导入,使得在有限的空间内集成更高功率输出成为可能,对于优化数据中心布局、提高空间利用率至关重要。5Hrednc

因此,在面对服务器电源输出功率、转换效率与功率密度的“三高”挑战下,设备电源方案也需要考虑在保证高性能的同时,实现更高的电流密度、提升开关性能并解决热管理问题等。5Hrednc

全新高效能解决方案引领电源供应技术新革命5Hrednc

作为智能电源技术的领导者,安森美(onsemi)最新一代T10 PowerTrench®系列和EliteSiC 650V MOSFET的强大组合为数据中心应用提供了一种完整解决方案,该方案在更小的封装尺寸下提供了无与伦比的能效和卓越的热性能。5Hrednc

其中,EliteSiC 650V SiC M3S MOSFET是为应对数据中心的能效挑战提供的革命性方案,不仅满足了开放式机架V3(ORV3)电源供应单元(PSU)高达97.5%的峰值效率要求,还拥有领先的品质因数(FOM)指标。与上一代产品相比,650V SiC M3S MOSFET的栅极电荷减半,并且将储存在输出电容(Eoss)和输出电荷(Qoss)中的能量均减少了44%。与超级结(SJ) MOSFET相比,它们在关断时没有拖尾电流,在高温下性能优越,能显著降低开关损耗。5Hrednc

M3S有三种封装形式可供选择,包括TO-247-4L、TOLL和D2PAK-7L,同时提供多种型号,如NTH4L032N065M3S、NTH4L023N065M3S、NTH4L016N065M3S等,覆盖不同的导通电阻范围(如32mΩ、23mΩ、16mΩ),使设计更加灵活,可以根据具体应用需求选择最合适的器件。5Hrednc

为进一步提升电源系统的整体效能,T10 PowerTrench 系列专为处理对DC-DC功率转换级至关重要的大电流而设计,在紧凑的封装尺寸中提供了更高的功率密度和卓越的热性能,这是通过屏蔽栅极沟槽设计实现的,该设计具有超低栅极电荷和小于1毫欧的导通电阻RDS(on)。PowerTrench T10系列MOSFET覆盖80V、40V、25V等电压级别,不仅能够支持中介总线转换器(IBC)达到98%的峰值效率和5kW/in³的惊人功率密度,还以低于22%的软开关损耗和30%的硬开关损耗,遥遥领先于市场上的其他同类产品,为实现数据中心电源供应单元和中介总线转换器的最高能效奠定了坚实基础。5Hrednc

PowerTrench® T10系列中的器件,如NTMFS2D5N08X、NTMFS2D1N08X、NTMFS3D0N08X,以及NTTFSSCH1D3N04XL和NTTFSSH4D0N08XL,通过优化的封装技术,如5x6 Dual Cool和3x3 Source Down Dual Cool设计,显著增强了散热效果,确保在高功率密度应用中维持长期稳定运行。这些设计允许更高的电流通过能力,同时减少热阻,使得器件能在更紧凑的空间内发挥出最大效能,满足数据中心对于高功率转换效率和小型化的需求。5Hrednc

随着AI技术的不断演进和数据算力需求的持续增长,数据中心的能源效率和功率密度要求会越来越严苛,安森美凭借650V SiC M3S MOSFET和PowerTrench® T10 MOSFET系列产品的出色性能,不仅满足了当前的行业需求,更为未来数据中心的高效、绿色运营提供了可能,更为实现更加可持续的数据中心生态系统提供了关键技术支撑。5Hrednc

责编:Demi
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