Arquitectura de energía del centro de datos con IA HVDC de 800 V: GaN, SiC, SST y suministro de energía de red a chip

La infraestructura de IA ya no está limitada únicamente por la disponibilidad del procesador. A medida que la potencia de la GPU aumenta desde cientos de vatios por dispositivo y la potencia del rack supera los 100 kW, el sistema eléctrico detrás del hardware informático se convierte en una importante limitación de ingeniería.

El desafío no es simplemente generar más electricidad. La energía debe transformarse, protegerse, distribuirse, convertirse y regularse a través de varios niveles de voltaje antes de que llegue a los núcleos de GPU que operan a voltajes muy bajos y corrientes extremadamente altas. Cada etapa introduce pérdidas, carga térmica, volumen del equipo, requisitos de protección y posibles problemas de confiabilidad.

Esto está impulsando una reconsideración más amplia deArquitectura de energía del centro de datos de IA. Se están evaluando la distribución de CA tradicional, los buses de rack de 48 V, los estantes de energía y la entrega de energía a nivel de placa junto con la corriente continua de alto voltaje de 800 V, los transformadores de estado sólido, los semiconductores de banda ancha y la entrega de energía vertical.

Es poco probable que el resultado sea una arquitectura de reemplazo universal. Pueden coexistir diferentes enfoques según la escala de las instalaciones, la densidad del rack, la madurez de la implementación, los requisitos de seguridad y la compatibilidad con la infraestructura existente.

Por qué está cambiando la arquitectura energética del centro de datos de IA

Crecimiento de potencia de GPU y bastidores de IA de 100 kW

Los servidores de IA combinan GPU u otros aceleradores con memoria de gran ancho de banda, dispositivos de red, almacenamiento y hardware de refrigeración. Un solo acelerador puede consumir cientos de vatios, mientras que la carga total de un bastidor de IA puede superar los 100 kW.

A medida que aumenta la potencia del rack, se vuelve más difícil distribuir energía a través de buses de menor voltaje. Para un nivel de potencia dado, la corriente aumenta a medida que el voltaje disminuye:

PAG=V×I

Una carga de 100 kW suministrada a través de un bus de clase de 50 V requiere aproximadamente veinte veces la corriente de la misma carga suministrada a 1000 V. Los sistemas reales incluyen pérdidas de conversión, tolerancias de voltaje y condiciones de operación dinámicas, pero la relación ilustra por qué las barras colectoras, los cables, los conectores y los equipos de protección se vuelven más difíciles de escalar a corrientes muy altas.

La pérdida resistiva también aumenta con el cuadrado de la corriente:

PAGpérdida​=I²R

El aumento del voltaje de distribución no crea automáticamente un sistema de energía eficiente. Sin embargo, reduce la corriente necesaria para transferir una cantidad determinada de energía. Esto hace que la arquitectura de voltaje sea una variable de diseño cada vez más importante a medida que la potencia del rack crece más rápido que el tamaño del conductor, el espacio del equipo y la capacidad de enfriamiento.

De energía a nivel de rack a instalaciones de escala GW

La densidad de potencia del rack y la capacidad total de la instalación son problemas de ingeniería relacionados pero separados.

Un bastidor de alta densidad ejerce presión sobre las barras colectoras locales, los conectores, los convertidores, los sistemas de refrigeración y el rendimiento de la respuesta transitoria. Una instalación grande también debe gestionar la interconexión de servicios públicos, transformadores, aparamenta, energía de respaldo, redundancia de distribución y las pérdidas acumuladas de miles de nodos informáticos.

Las futuras instalaciones de IA pueden avanzar hacia una demanda eléctrica a escala de gigavatios, pero esto sigue siendo un desarrollo direccional más que una condición universal. No todos los centros de datos requerirán la misma capacidad de instalación y no todos los sitios de alta potencia adoptarán la misma arquitectura eléctrica.

Por lo tanto, el diseño energético debe considerarse en varios niveles:

• Entrada de servicios públicos e instalaciones

• Sala de datos o distribución por filas

• Conversión a nivel de bastidor

• Distribución de servidores y placas.

• Regulación a nivel de paquete

• Entrega final del núcleo del procesador

Por qué la entrega de energía se convierte en una restricción a nivel del sistema

El aumento de la densidad informática afecta mucho más que la clasificación de la fuente de alimentación de un servidor.

Cambia la corriente del conductor, las relaciones de conversión, la coordinación de la protección, los requisitos de enfriamiento, la ubicación de la energía de respaldo, el diseño del rack, los procedimientos de mantenimiento y el espacio físico disponible para los equipos informáticos.

Un dispositivo semiconductor altamente eficiente no puede compensar una cadena eléctrica general ineficiente. La eliminación de una etapa de conversión también puede crear nuevos requisitos de aislamiento, conversión CC/CC de alta relación, interrupción de fallas o calificación de componentes en otras partes del sistema.

Por lo tanto, la potencia del centro de datos de IA debe evaluarse desde la red hasta el chip, en lugar de convertidor por convertidor.

¿Qué es HVDC de 800 V en un centro de datos de IA?

HVDC de 800 V en un centro de datos de IA es una capa de distribución de corriente continua de alto voltaje que transfiere energía desde los equipos de conversión de las instalaciones ascendentes a los convertidores de servidores o bastidores descendentes. Reduce la corriente necesaria para la distribución de alta potencia, pero no es el voltaje final suministrado directamente a las GPU, la memoria o los núcleos del procesador.

La posición de 800 V HVDC en la cadena eléctrica de red a chip

Un bus de CC de 800 V se encuentra entre el sistema de conversión del lado de la instalación y las cargas informáticas de menor voltaje. Su función es mover una cantidad sustancial de energía a través de la sala de datos, la fila de equipos, el sidecar o el bastidor sin requerir la corriente extrema asociada con la distribución de clase 48 V al mismo nivel de potencia.

Las arquitecturas de referencia de la industria emergente muestran varias implementaciones posibles.

Una ruta convierte CA a 800 V CC de forma centralizada y distribuye el suministro de CC de alto voltaje hacia los bastidores informáticos. Otro utiliza un sidecar cerca de uno o más bastidores para convertir el suministro de CA de la instalación existente en 800 VCC. Una arquitectura posterior puede combinar entrada de media tensión, aislamiento y salida de CC de alta tensión a través de un transformador de estado sólido.

Se trata de disposiciones alternativas o transitorias, no de una topología obligatoria.

La conversión posterior sigue siendo necesaria. La entrada de 800 V se puede convertir a 48 V u otro voltaje intermedio, reducirse a través de un convertidor de alta relación o procesarse a través de varias etapas antes de llegar a los reguladores a nivel de placa y paquete.

Qué cambia el HVDC de 800 V y qué no

El principal efecto eléctrico del aumento de la tensión de distribución es una reducción de la corriente para la misma potencia transferida. Esto puede reducir la carga actual en cables, barras colectoras, conectores y equipos de distribución.

Sin embargo, 800 V HVDC no elimina la necesidad de:

• Aislamiento galvánico cuando sea necesario

• Conversión de energía a nivel de rack o bandeja

• Regulación de voltaje del procesador

• Integración de energía de respaldo

• Control de irrupción y cambio en caliente

• Detección e interrupción de fallos

• Gestión térmica

• Planificación de redundancia y mantenimiento.

Tampoco significa que se entreguen 800 V directamente a un acelerador. Los núcleos de procesador requieren energía de alta corriente, bajo voltaje y estrechamente controlada cerca de la carga.

De la distribución de CA tradicional a la CC de alto voltaje

Distribución de energía tradicional de CA frente a 800 V HVDC

La ruta de energía convencional de CA a carga

Un centro de datos convencional normalmente distribuye CA a través de la instalación antes de convertirla a CC cerca o dentro del rack. La energía CC resultante puede luego pasar a través de un bus de rack de 48 V, convertidores intermedios a nivel de placa y reguladores de punto de carga.

Esta arquitectura es madura y funciona con aparamenta, sistemas UPS, fuentes de alimentación, procedimientos operativos y prácticas de servicio establecidos. Sus limitaciones se vuelven más visibles a medida que aumenta la potencia del rack y se deben manejar corrientes más grandes dentro del rack.

Una arquitectura orientada a HVDC de 800 V mueve parte de la conversión de CA/CC hacia arriba o fuera del rack de computación. Luego, la CC de alto voltaje se distribuye más cerca del equipo informático antes de que se lleve a cabo la conversión reductora requerida.

Posibles efectos arquitectónicos de la distribución de CC de alto voltaje

Pasar a un voltaje de distribución de CC más alto puede permitir que pase más energía a través de un área conductora práctica. También puede reducir la cantidad de infraestructura de barras colectoras de gran tamaño y alta corriente necesaria alrededor de racks de alta densidad.

La eliminación de etapas de conversión seleccionadas puede mejorar la eficiencia del sistema, pero el resultado depende de la arquitectura completa. Una evaluación útil debe incluir:

• Rectificación de instalaciones

• Etapas de aislamiento

• Distribución de alto voltaje

• Conversión de bastidor

• Autobuses intermedios

• Regulación del punto de carga

• energía auxiliar

• Energía de refrigeración

• Pérdidas de dispositivos de protección

• Rutas operativas redundantes

• Conversión de energía de respaldo

Las afirmaciones sobre eficiencia, reducción de cobre, ahorros en refrigeración o costo total no se pueden generalizar sin límites de sistema, perfiles de carga y condiciones operativas consistentes.

Desafíos de protección, aislamiento y manejo de fallas de CC

La CC de alto voltaje requiere dispositivos de interrupción y esquemas de protección diseñados específicamente para condiciones de falla de CC, tareas de aislamiento y energía de arco sostenida.

Por lo tanto, un sistema de 800 V necesita protección coordinada a través de múltiples límites. Dependiendo de la arquitectura, estos pueden incluir la sala de energía, el panel de distribución, el sidecar, la entrada del rack, la bandeja de computación y la entrada del convertidor.

Las funciones de protección pueden implicar:

• Fusibles con clasificación CC

• Desconectar dispositivos

• Disyuntores

• Protección de estado sólido

• Circuitos de precarga

• control de irrupción

• Monitoreo de voltaje

• Monitoreo de aislamiento

• Control de intercambio en caliente

Las referencias de ingeniería relevantes incluyenCEI 62477-1para la seguridad de los sistemas convertidores electrónicos de potencia yCEI 60947-2para disyuntores.Servicios de certificación de interruptores automáticos de UL SolutionsTambién incluye categorías relevantes para tecnologías de disyuntores de estado sólido y CC de alto voltaje.

Estas referencias deben aplicarse según la categoría del equipo, los límites de instalación, la jurisdicción y el diseño final del sistema. No son una lista de verificación de cumplimiento completa para cada centro de datos de 800 V.

Cómo encajan los transformadores de estado sólido en la arquitectura

El papel funcional de una SST

Atransformador de estado sólido, o SST, combina funciones de transformador con conversión electrónica de potencia controlada activamente.

UnRevisión IEEE de tecnologías de transformadores de estado sólidodescribe los SST como sistemas que integran funciones de transformador con convertidores electrónicos de potencia y circuitos de control. Dependiendo de la topología, una SST puede proporcionar conversión de voltaje, aislamiento galvánico, conversión CA/CC, monitoreo y flujo de energía controlado.

En un centro de datos de IA, un SST podría conectar una fuente de CA de media tensión a un bus de distribución de CC de alta tensión. Esto puede consolidar varias etapas convencionales en un sistema electrónico de potencia modular.

Una SST no es la única forma de crear un bus de CC de 800 V. También se pueden utilizar transformadores y rectificadores convencionales, sistemas de conversión centralizados y convertidores basados ​​en sidecar.

La arquitectura adecuada depende de:

• voltaje de entrada

• Requisitos de aislamiento

• Clasificación de potencia

• Modelo de redundancia

• Disposición de las instalaciones

• Estrategia de protección

• Enfoque de mantenimiento

Arquitectura ISOP: entrada en serie, salida en paralelo

ISOPsignifica serie de entrada, paralelo de salida.

En esta configuración, las entradas del módulo convertidor están conectadas en serie para que los módulos compartan el alto voltaje de entrada. Sus salidas están conectadas en paralelo para que se combinen para suministrar una corriente de salida mayor.

Investigación del IEEE sobre el control del convertidor ISOPidentifica dos requisitos centrales:

• Compartición de voltaje de entrada entre módulos conectados en serie

• Compartir corriente de salida entre módulos conectados en paralelo

Las características desiguales de los componentes, las condiciones térmicas, los retrasos de conmutación y las condiciones de carga pueden alterar estas relaciones de compartición. El sistema de control debe evitar que un módulo transporte voltaje o corriente excesivos.

Un diagrama ISOP de seis módulos representa una configuración posible, no un requisito universal de SST. El recuento de módulos depende de la clasificación de voltaje del dispositivo, el voltaje de entrada del sistema, la relación de conversión, el diseño de aislamiento, la potencia total, la redundancia y la topología del convertidor.

Arquitectura modular SST e ISOP

Compensaciones de ingeniería SST

Los SST pueden admitir conversión modular, control activo, aislamiento de alta frecuencia e integración directa con un bus de distribución de CC. Estas ventajas potenciales deben sopesarse con una complejidad adicional.

Los transformadores de frecuencia de línea convencionales siguen siendo maduros, robustos y comparativamente simples. Por lo tanto, una SST debería evaluarse como una opción a nivel de sistema y no como un reemplazo automáticamente superior.

Funciones de GaN y SiC en la conversión de energía del centro de datos de IA

Por qué son importantes los dispositivos de banda ancha

El nitruro de galio y el carburo de silicio son tecnologías de semiconductores de banda prohibida amplia que se utilizan en la conversión de energía de alto rendimiento.

Su idoneidad depende de:

• Tensión de tensión

• Nivel de potencia

• Topología de conmutación

• Frecuencia de conmutación

• Condiciones térmicas

• Embalaje

• Protección

• Método de control

• Costo del sistema

Es mejor tratar a GaN y SiC como tecnologías complementarias. Su valor depende de dónde se ubican en la cadena eléctrica y de cómo está diseñado el convertidor circundante.

Dónde puede encajar el GaN en la cadena eléctrica

El GaN se considera frecuentemente cuando las prioridades son una alta frecuencia de conmutación, etapas de conversión compactas y una alta densidad de potencia.

• Fuentes de alimentación del servidor

• Convertidores de bus intermedio

• Etapas de punto de carga

• Convertidores CC/CC de alta relación seleccionados

Su idoneidad práctica depende del margen de voltaje, el diseño del paquete, la ruta térmica, la topología del convertidor, las condiciones transitorias y la estrategia de protección.

La aplicación más potente no puede definirse mediante un voltaje universal o un umbral de potencia. Un dispositivo GaN puede ser muy eficaz en una topología y menos adecuado en otra con diferentes requisitos de aislamiento, térmicos o de fallos.

Dónde puede encajar el SiC en la cadena eléctrica

El SiC se considera con frecuencia para etapas de mayor voltaje o mayor potencia, que incluyen:

• Rectificación frontal

• Conversión CC de alto voltaje

• Bloques de construcción de SST

• Electrónica de potencia orientada a las instalaciones

• Convertidores de alto voltaje orientados al bastidor

Su capacidad de voltaje y características térmicas pueden soportar etapas de conversión exigentes, pero la capacidad del dispositivo por sí sola no determina el rendimiento del sistema. El control de la puerta, la refrigeración, el diseño magnético, la energía de falla, la topología del convertidor y el costo siguen siendo importantes.

Las arquitecturas híbridas pueden utilizar silicio, SiC y GaN en diferentes etapas según la función de cada convertidor.

GaN vs SiC: límites de selección

Roles de GaN y SiC en la cadena de energía del centro de datos de IA

El papel del bus intermedio de 48 V

Por qué existen 48 V entre la distribución de alto voltaje y el chip

Un bus intermedio de 48 V proporciona un vínculo práctico entre la distribución a nivel de rack y la placa de menor voltaje o los reguladores del procesador.

ElEspecificaciones de Open Rack V3 de Open Compute ProjectIncluye un ecosistema de alimentación de rack de 48 V. Esto proporciona un ejemplo establecido de distribución de energía de 48 V a nivel de rack y conversión de servidor descendente.

En una arquitectura de 800 V, una ruta posible es:

800VDdo→48VDdo→conversión intermedia o de punto de carga

Este enfoque puede preservar los componentes descendentes existentes y la infraestructura de energía a nivel de rack al mismo tiempo que cambia la capa de distribución ascendente.

¿El HVDC de 800 V reemplazará al bus de 48 V?

Rutas de arquitectura de 800 V a carga

No necesariamente.

Los dos niveles de voltaje realizan diferentes funciones. Un bus de 800 V transporta alta potencia con menor corriente. Un bus de 48 V proporciona una capa de distribución de menor voltaje más cercana a las placas de servidor y a los reguladores del procesador.

Algunas arquitecturas pueden conservar 48 V para reducir el riesgo de migración y reutilizar componentes establecidos. Otros pueden evitarlo a través de un convertidor de 800 V de alta relación, introducir un voltaje intermedio diferente o usar una ruta de varias etapas ubicada más cerca del procesador.

La elección depende de:

• Eficiencia de conversión

• Respuesta transitoria

• Aislamiento

• Protección

• Disponibilidad de componentes

• Área del tablero

• Enfriamiento

• Utilidad

La transición se entiende mejor como un rediseño de las capas de voltaje que como una simple sustitución de 48V por 800V.

Entrega de potencia vertical y el paso final hacia el chip

Qué significa la entrega de energía vertical

Literatura técnica de Open Compute Projecty la investigación del IEEE describeentrega de potencia vertical, o VPD, como un enfoque a nivel de placa o paquete que coloca la conversión de energía debajo o estrechamente alineada con una carga de procesador de alta corriente.

En lugar de mover lateralmente una corriente muy alta a lo largo de un largo recorrido de la placa base, se coloca una etapa convertidora o multiplicadora de corriente en el lado opuesto de la placa o debajo del paquete del procesador. Luego, la energía viaja a través de una ruta vertical más corta utilizando vías y conexiones de paquetes.

El objetivo es reducir:

• Resistencia a la distribución de energía

• Impedancia parásita

• Caída de voltaje

• Congestión de la placa cerca del procesador

VPD puede utilizar convertidores discretos, módulos integrados, paquetes avanzados, componentes pasivos integrados o conversión de múltiples etapas.

Es una tecnología descendente a nivel de placa o paquete, no un nombre alternativo para la distribución de 800 V a nivel de instalación.

VPD no es lo mismo que la entrega de energía trasera dentro de un chip

Entrega de energía vertical versus entrega de energía trasera

Las redes de suministro de energía VPD a nivel de paquete y de semiconductores en la parte trasera comparten el objetivo de acortar la ruta de energía, pero operan en diferentes niveles físicos.

En la arquitectura de alimentación de servidor, VPD generalmente se refiere a colocar hardware de conversión de voltaje debajo del procesador o en el reverso de la placa base.

Por el contrario,Explicación de imec sobre la entrega de energía traseradescribe una arquitectura de semiconductores integrados en la que el enrutamiento de energía se aleja de la pila de interconexión de señales frontal y se acerca a la parte posterior del silicio.

Un concepto se refiere a la conversión de energía a nivel de placa y paquete. El otro se refiere a la red eléctrica interna del chip semiconductor.

Tratarlos como idénticos oscurecería diferencias importantes en la fabricación, la integración y la responsabilidad del diseño.

Restricciones de adopción de VPD

La entrega de energía vertical puede acortar el camino de alta corriente, pero introduce limitaciones mecánicas, térmicas y de embalaje.

Las consideraciones de diseño importantes incluyen:

• Altura del módulo y juego mecánico

• Requisitos de embalaje avanzados

• Componentes magnéticos y pasivos integrados.

• Parásitos del convertidor a carga

• Compartir actual

• Respuesta transitoria de carga

• Interacción de ruta térmica

• Enrutamiento de señal y memoria alrededor del paquete

Por lo tanto, VPD es parte de un rediseño más amplio de la red al chip, pero no elimina la necesidad de tomar decisiones arquitectónicas ascendentes.

Mapeo de la cadena eléctrica completa de la red al chip

Cadena completa de suministro de energía de red a chip

La ruta del poder se puede organizar en capas funcionales. Las implementaciones reales pueden combinar, omitir o reubicar etapas individuales.

No existe una única tecnología de semiconductores en todas las capas. Ningún nivel de voltaje único resuelve todos los problemas de distribución y regulación.

La arquitectura debe coordinar el transporte de alto voltaje con una conversión progresiva de voltaje más bajo y mayor corriente a medida que la energía se acerca al procesador.

Compensaciones de ingeniería de un centro de datos de IA HVDC de 800 V

Compensaciones entre eficiencia y conversión

Reducir la corriente y eliminar la conversión redundante puede mejorar la eficiencia, pero sólo cuando las etapas de reemplazo funcionan de manera efectiva en todo el perfil de carga real.

Una comparación significativa debe definir:

• Límites de entrada y salida

• Número de etapas de conversión activas

• Comportamiento de carga parcial

• Consumo de refrigeración y auxiliar

• Operación de ruta redundante

• Conversión de energía de respaldo

• Pérdidas en cables y barras

• Pérdidas de dispositivos de protección

La eficiencia máxima de un transistor, convertidor o diseño de referencia no es equivalente a la eficiencia de toda la cadena eléctrica del centro de datos. Se requiere una evaluación de principio a fin.

Densidad de potencia, cableado y diseño térmico

Un voltaje más alto puede reducir la corriente de distribución, permitiendo potencialmente conductores más pequeños o más potencia a través del mismo espacio de conductor.

Sin embargo, un voltaje más alto también requiere lo siguiente:

• Fuga y liquidación

• Aislamiento

• Conectores

• Cerramientos

• Sensación

• Aislamiento

• Equipo de protección

El calor del convertidor puede concentrarse más si la electrónica de potencia se traslada a sidecares, unidades de bastidor o módulos SST compactos.

El objetivo no es simplemente minimizar el cobre. Su objetivo es equilibrar el volumen del conductor, el hardware de conversión, la refrigeración, la protección, el espacio de mantenimiento y la densidad informática.

Fiabilidad, redundancia y mantenibilidad

Una arquitectura modular puede admitir el aislamiento de fallas y el reemplazo a nivel de módulo, pero también puede introducir más convertidores, sensores, controladores, interfaces y dependencias de control.

El análisis de confiabilidad debe distinguir entre:

• Fiabilidad de los dispositivos semiconductores

• Fiabilidad del módulo convertidor

• Fiabilidad del sistema de control

• Fiabilidad mecánica y del conector.

• Dependencia del sistema de refrigeración

• Redundancia a nivel de sistema

• tiempo de reparación

• Disponibilidad de repuestos

Un sistema con alta eficiencia de componentes aún puede ser débil operativamente si es difícil aislarlo, reemplazarlo, probarlo o restaurarlo después de una falla.

Costo, estandarización y madurez de implementación

El ecosistema de 800 V aún requiere alineación en:

• Ventanas de voltaje

• Interfaces de conector

• Prácticas de protección

• Procedimientos de mantenimiento

• Interoperabilidad de equipos

ElSubproyecto de distribución de energía del proyecto Open Computeproporciona un foro de colaboración para desarrollar arquitecturas de distribución de CC de alto voltaje y prácticas industriales comunes.

Este trabajo ecosistémico no debe confundirse con una base instalada totalmente uniforme.

La evaluación de costos debe incluir más que los precios de los convertidores. También debe tener en cuenta:

• Modificaciones de instalaciones

• Conductores y electroductos

• Equipo de protección

• Enfriamiento

• Puesta en servicio

• Capacitación del personal

• Piezas de repuesto

• Riesgo de tiempo de inactividad

• Expansión futura

La viabilidad técnica es sólo una parte de la preparación para la implementación.

Cómo deberían evaluar los ingenieros las futuras arquitecturas energéticas de IA

Defina primero la envolvente de potencia

Comience con la carga de trabajo y los requisitos de las instalaciones en lugar de seleccionar una tecnología preferida.

Determinar:

• Potencia inicial del bastidor

• Expansión esperada

• Comportamiento de carga del acelerador

• Requisito de redundancia

• Capacidad de servicio disponible

• Capacidad de enfriamiento

• Duración de la copia de seguridad

• Restricciones del rack físico y de la sala de datos

Evalúe toda la cadena de conversión

Mapee cada etapa de conversión y distribución desde la entrada de la instalación hasta el núcleo del procesador.

Para cada etapa, registre:

• Tensión de entrada y salida

• Carga nominal y típica

• Eficiencia en todo el rango de carga

• Límite de aislamiento

• Método de eliminación de fallos

• Camino termal

• Redundancia

• Acceso de mantenimiento

• Seguimiento y control

Separe el rendimiento de los componentes del rendimiento del sistema

No seleccione una arquitectura porque un convertidor de GaN, SiC, SST o CC/CC demuestre un sólido resultado de laboratorio.

Determine si el resultado se aplica al mismo:

• Voltaje

• Carga

• Condiciones de enfriamiento

• Frecuencia de conmutación

• Condición de redundancia

• Límite del sistema

Una ventaja a nivel de componente sólo resulta valiosa cuando mejora el sistema eléctrico completo.

Marco de evaluación de ingeniería para HVDC de 800 V

Verificar la seguridad, los estándares y la preparación operativa

¿Es HVDC de 800 V el futuro de todos los centros de datos de IA?

Donde la arquitectura es más relevante

800V HVDC es más relevante cuando la potencia del rack es lo suficientemente alta como para hacer que la distribución de baja tensión y alta corriente sea físicamente difícil o económicamente poco atractiva.

Es probable que esto incluya:

• Grandes grupos de entrenamiento de IA

• Sistemas aceleradores densos

• Instalaciones informáticas de alta potencia

• Nuevos centros de datos diseñados en torno al crecimiento futuro de la densidad de racks

Es posible que los sitios más pequeños, los sistemas de inferencia de menor densidad, los centros de datos empresariales convencionales y las instalaciones existentes no reciban el mismo beneficio. Su infraestructura de aire acondicionado instalada y sus procedimientos operativos pueden favorecer las arquitecturas establecidas.

Por qué pueden coexistir múltiples arquitecturas energéticas

El avance hacia 800 V HVDC no es un evento único. Se trata de una reorganización gradual de las etapas de conversión y distribución del poder.

Algunas instalaciones pueden conservar la distribución de CA convencional. Otros pueden introducir sidecares de 800 V. Las nuevas construcciones pueden utilizar CC centralizada de alto voltaje. Las instalaciones futuras pueden integrar SST, autobuses intermedios alternativos y suministro de energía vertical.

La elección correcta depende de:

• Escala de instalaciones

• Alimentación del bastidor

• Eficiencia de conversión

• Protección

• Enfriamiento

• Utilidad

• Estándares

• Costo

• Riesgo de implementación

La implicación de ingeniería es que la infraestructura de IA ya no se puede evaluar únicamente a través de GPU, HBM y paquetes avanzados. La entrega de energía segura y eficiente desde la red al chip se está convirtiendo en un requisito de primer orden en el diseño de sistemas.

Preguntas frecuentes sobre los centros de datos de IA HVDC de 800 V

¿Qué es HVDC de 800 V en un centro de datos de IA?

Es una capa de distribución de CC de alto voltaje que se utiliza para transferir energía desde los equipos de conversión de las instalaciones hacia bastidores o bandejas de computación. Reduce la corriente de distribución en comparación con un bus de clase 48 V con la misma potencia, pero aún se requieren convertidores descendentes antes de que la energía llegue a los procesadores.

¿Por qué los centros de datos de IA están pasando de la distribución de energía de CA a la de CC de alto voltaje?

Los racks de IA de alta potencia hacen que la distribución de bajo voltaje sea cada vez más difícil porque la corriente, los requisitos de barras colectoras, la pérdida resistiva y las demandas de conectores aumentan con la potencia del rack. La CC de alto voltaje reduce la corriente de distribución y puede permitir que etapas de conversión seleccionadas se muevan fuera del bastidor de computación.

¿El HVDC de 800 V reemplaza el bus intermedio de 48 V?

No en todas las arquitecturas. Algunos sistemas pueden convertir 800 V a 48 V para preservar un ecosistema de servidores y bastidores establecido. Otros pueden usar un voltaje intermedio diferente o realizar una conversión de relación más alta más cerca del procesador.

¿Cuál es la función de un transformador de estado sólido en un centro de datos HVDC de 800 V?

Una SST puede combinar transformación de voltaje, aislamiento galvánico, conversión electrónica de potencia y control. Puede conectar una entrada de CA de media tensión a un bus de distribución de CC de alta tensión, aunque los sistemas convencionales de transformadores y rectificadores también pueden producir el suministro de CC requerido.

¿GaN o SiC son mejores para los sistemas de energía de los centros de datos de IA?

Ninguno de los dos es universalmente mejor. El GaN suele considerarse para conversiones compactas de alta frecuencia, mientras que el SiC suele utilizarse en etapas de mayor voltaje o mayor potencia. La selección depende de la topología, la tensión de tensión, la frecuencia de conmutación, el diseño térmico, la protección, el embalaje, la confiabilidad y el costo.

¿Qué es el suministro de energía vertical y en qué se diferencia del HVDC de 800 V?

800 V HVDC transporta energía a través de la instalación o hacia el rack. La entrega de energía vertical coloca el hardware de conversión de energía debajo o cerca del procesador para acortar la ruta final de alta corriente. Las dos tecnologías operan en diferentes niveles de la cadena eléctrica de la red al chip.