AI机架功率迫临1MW转化器正在改写供电规矩

  AI机架的功率曲线正在迫临一个工程上的临界点。传统48至54VDC机架配电和480VAC供电办法,在机架功率超越约400kW后,不再仅仅“功率略低”的问题,而是馈线、连接器和低压母线的物理容量开端成为硬束缚。当机架功率向600kW、800kW乃至1MW推动时,用低压沟通电为单台机架供电所需的240/415VAC馈线数量,会超出电缆桥架、地上空间和连接器密度所能包容的上限。

  把配电电压提升到800VDC,直接回应的是这个“体积问题”。在电流不变的前提下,电压翻倍意味着每根导体承载的功率翻倍,馈线数量削减,铜材用量和走线空间随之下降。但电压等级的调整自身并不构成一套完好的架构。真实决议体系形状的,是沟通到直流的转化发生在什么方位,以及由谁来完结这个转化。

  “转化鸿沟”指的是AC-DC整流环节在供电链路中的物理方位。它可以在机架内部的电源架上,可以在紧邻IT机架的独立电源柜(sidecar)里,也可以内行级、设备级乃至由固态变压器(SST)在单元内一次性完结。

  鸿沟放在哪里,不是一个朴实的技能偏好问题。转化环节越接近IT机架,毛病域越小,单台机架的问题不容易涉及其他机架;但电源设备会占用名贵的U空间,而U空间正是GPU和核算托盘最稀缺的资源。转化环节越往设备侧上移,机架内部可以腾出更多空间给核算硬件,转化点的数量也会削减,但毛病域随之扩展,维护和阻隔的复杂度上升。

  施耐德电气(Schneider Electric)给出的落地途径是分阶段的:先用sidecar把AC到800VDC的转化放到IT机架周围,在引进高压直流的一起最好可以下降对现有沟通生态的冲击;尔后逐渐走向机架级直流、设备级直流和更会集的SST架构。sidecar自身不是终究形状,但它的价值在于把毛病区域约束在单个机架邻近,并借用电动汽车供应链中现已很老练的高压直流部件,缩短认证和调试周期。

  如果说转化鸿沟决议的是空间布局,那么转化器的操控能力决议的则是AI负载的供电质量。AI练习和推理作业负载发生的是同步的、阶跃式占主导的功率需求尖峰,这些尖峰在毫秒级时间尺度上对数据中心电力体系构成扰动。一份针对行级HVDC架构的研讨给出的操控方针是:稳态电压误差操控在1%以内,瞬态误差不超越2%,恢复时间在50ms以内。

  这些方针之所以需要由转化器来承当,是因为上游电网的响应速度不在这一段时间尺度上。当GPU集群在练习迭代之间快速切换负载状况时,电网侧的无功补偿和电压调理来不及介入,能量缓冲、电压钳位和瞬态电流的供应只能依托更接近负载的电力电子环节。转化器在这里扮演的人物,从“把一种电压变成另一种电压”的被迫器材,变成了在微秒到毫秒等级自动办理功率流向的节点。

  宽禁带半导体是让这一个人物得以建立的资料根底。碳化硅器材合适高压、大功率的整流和阻隔环节,氮化镓器材则以更高的开关频率交换更小的磁性元件和更高的功率密度。根据氮化镓的ISOP LLC改换器在800V HVDC架构下,功率密度可以到达传统PSU的20倍以上,一起坚持可比的功率。Navitas与NVIDIA联合开发的24kW 800V到12V电源板,方针满载功率97%,功率密度超越2000W/in,选用单级架构直接跨过50V中心总线,把转化级数从多级压缩到一级。

  固态变压器是转化鸿沟上移的极致形状。它用电力电子和高频变压器代替传统的铁芯中压阻隔变压器,把阻隔和AC到800VDC的整流合并到一个单元里,省去了中压变压器、低压配电和传统整流体系之间的多级转化。

  职业给出的功率数字会集在98%至98.5%区间。Heron Power的Heron Link方针从中压到800VDC的功率超越98.5%,Vantage已签署超越1GW的供货协议;台达的SST计划相同以中压沟通直接输出800VDC为卖点。但SST的工程难度并不会集在功率的零点几个百分点上。中压侧的绝缘合作、高频变压器的热办理、直流侧毛病电流的开断,以及SST与上游电网维护体系之间的和谐,都是传统变压器不需要面临的问题。把SST放进AI数据中心的供电链路,意味着这些本来涣散在不同设备中的功用需要在同一个机柜里一起建立。

  “转化器作为操控点”的中心意义,不是转化器自身变得更大或更贵,而是它承当的功用从单一的电压改换扩展为三重责任:决议机架空间的分配的办法,办理AI负载的瞬态功率需求,以及在设备层面充任电网和核算硬件之间的可编程接口。

  当机架功率从400kW走向1MW,这三重责任中的任何一项都无法再由上游设备代为完结。转化器的方位、拓扑和操控战略,正在成为AI数据中心供电规划中不行逃避的工程决议计划。

其他人还喜欢