800V HVDC AI 데이터 센터 전력 아키텍처: GaN, SiC, SST 및 그리드-투-칩 전력 공급

AI 인프라는 더 이상 프로세서 가용성에 의해서만 제한되지 않습니다. GPU 전력이 장치당 수백 와트에서 증가하고 랙 전력이 100kW를 초과함에 따라 컴퓨팅 하드웨어 뒤의 전기 시스템은 주요 엔지니어링 제약이 됩니다.

문제는 단순히 더 많은 전력을 생산하는 것이 아닙니다. 전력은 매우 낮은 전압과 매우 높은 전류에서 작동하는 GPU 코어에 도달하기 전에 여러 전압 레벨에 걸쳐 변환, 보호, 분배, 변환 및 조절되어야 합니다. 모든 단계에는 손실, 열 부하, 장비 용량, 보호 요구 사항 및 잠재적인 신뢰성 문제가 발생합니다.

이는 이에 대한 더 폭넓은 재검토를 불러일으키고 있다.AI 데이터센터 전력 아키텍처. 기존 AC 배전, 48V 랙 버스, 전원 선반 및 보드 수준 전력 공급은 800V 고전압 직류, 솔리드 스테이트 변압기, 광대역 갭 반도체 및 수직 전력 공급과 함께 평가되고 있습니다.

그 결과는 하나의 보편적인 대체 아키텍처가 될 것 같지 않습니다. 시설 규모, 랙 밀도, 배포 성숙도, 안전 요구 사항 및 기존 인프라와의 호환성에 따라 다양한 접근 방식이 공존할 수 있습니다.

AI 데이터센터 전력 아키텍처가 변화하는 이유

GPU 전력 성장 및 100kW AI 랙

AI 서버는 GPU 또는 기타 가속기를 고대역폭 메모리, 네트워킹 장치, 스토리지 및 냉각 하드웨어와 결합합니다. 단일 가속기는 수백 와트를 소비할 수 있지만 AI 랙의 총 부하는 100kW를 초과할 수 있습니다.

랙 전력이 증가함에 따라 저전압 버스를 통해 에너지를 분배하는 것이 더욱 어려워집니다. 주어진 전력 수준에서 전압이 감소하면 전류가 증가합니다.

피=다섯×나

50V급 버스를 통해 공급되는 100kW 부하에는 1,000V에서 공급되는 동일한 부하보다 약 20배의 전류가 필요합니다. 실제 시스템에는 변환 손실, 전압 허용 오차 및 동적 작동 조건이 포함되지만 관계는 버스바, 케이블, 커넥터 및 보호 장비가 매우 높은 전류에서 확장하기 더 어려워지는 이유를 보여줍니다.

저항 손실도 전류의 제곱에 따라 증가합니다.

피손실​=나²아르 자형

배전전압을 높인다고 해서 효율적인 전력 시스템이 자동으로 생성되는 것은 아닙니다. 그러나 주어진 양의 전력을 전송하는 데 필요한 전류는 줄어듭니다. 이로 인해 랙 전력이 도체 크기, 장비 공간 및 냉각 용량보다 빠르게 증가함에 따라 전압 아키텍처가 점점 더 중요한 설계 변수가 됩니다.

랙 수준 전력에서 GW 규모 시설까지

랙 전력 밀도와 전체 시설 용량은 서로 관련되어 있지만 별도의 엔지니어링 문제입니다.

고밀도 랙은 로컬 부스바, 커넥터, 변환기, 냉각 시스템 및 과도 응답 성능에 압력을 가합니다. 대규모 시설에서는 유틸리티 상호 연결, 변압기, 스위치기어, 백업 에너지, 분배 이중화 및 수천 개의 컴퓨팅 노드의 누적 손실도 관리해야 합니다.

미래의 AI 시설은 기가와트 규모의 전력 수요로 이동할 수 있지만 이는 보편적인 조건이 아닌 방향성 발전으로 남아 있습니다. 모든 데이터 센터에 동일한 시설 용량이 필요한 것은 아니며 모든 고전력 사이트가 동일한 전기 아키텍처를 채택하는 것도 아닙니다.

따라서 전력 설계는 여러 수준에서 고려되어야 합니다.

• 유틸리티 및 시설 입력

• 데이터 홀 또는 행 배포

• 랙 수준 변환

• 서버 및 보드 배포

• 패키지 수준 규제

• 최종 프로세서 코어 제공

전력 공급이 시스템 수준의 제약이 되는 이유

컴퓨팅 밀도를 높이는 것은 서버 전원 공급 장치의 정격보다 훨씬 더 많은 영향을 미칩니다.

이는 도체 전류, 변환 비율, 보호 조정, 냉각 요구 사항, 백업 에너지 배치, 랙 레이아웃, 유지 관리 절차 및 컴퓨팅 장비에 사용 가능한 물리적 공간을 변경합니다.

고효율 반도체 장치는 비효율적인 전체 전력 체인을 보완할 수 없습니다. 하나의 변환 단계를 제거하면 시스템의 다른 곳에서 분리, 높은 비율의 DC/DC 변환, 오류 중단 또는 구성 요소 인증에 대한 새로운 요구 사항이 발생할 수도 있습니다.

따라서 AI 데이터센터 전력은 변환기별로 평가하는 것이 아니라 그리드에서 칩까지 평가해야 합니다.

AI 데이터센터의 800V HVDC란?

AI 데이터센터의 800V HVDC는 업스트림 시설 변환 장비에서 다운스트림 랙 또는 서버 컨버터로 전력을 전달하는 고전압 직류 배전층입니다. 이는 고전력 분배에 필요한 전류를 줄이지만 GPU, 메모리 또는 프로세서 코어에 직접 공급되는 최종 전압은 아닙니다.

그리드-투-칩 전력망에서 800V HVDC의 위치

800V DC 버스는 시설측 변환 시스템과 저전압 컴퓨팅 부하 사이에 위치합니다. 그 기능은 동일한 전력 수준에서 48V급 분배와 관련된 극한 전류를 요구하지 않고 데이터 홀, 장비 행, 사이드카 또는 랙을 통해 상당한 전력을 이동하는 것입니다.

신흥 산업 참조 아키텍처는 여러 가지 가능한 구현을 보여줍니다.

하나의 경로는 중앙에서 AC를 800V DC로 변환하고 고전압 DC 공급을 컴퓨팅 랙으로 분배합니다. 다른 하나는 하나 이상의 랙 근처에 있는 사이드카를 사용하여 기존 시설 AC 공급 장치를 800V DC로 변환합니다. 이후 아키텍처에서는 무접점 변압기를 통해 중전압 입력, 절연 및 고전압 DC 출력을 결합할 수 있습니다.

이는 하나의 필수 토폴로지가 아닌 대체 또는 과도기적 배열입니다.

다운스트림 변환은 여전히 ​​필요합니다. 800V 입력은 48V 또는 다른 중간 전압으로 변환되거나, 고비율 컨버터를 통해 강압되거나, 보드 및 패키지 레벨 레귤레이터에 도달하기 전에 여러 단계를 거쳐 처리될 수 있습니다.

800V HVDC가 변경하는 것과 변경되지 않는 것

분배 전압 증가의 주요 전기적 효과는 동일한 전송 전력에 대한 전류 감소입니다. 이를 통해 케이블, 부스바, 커넥터 및 배전 장비에 대한 전류 부담을 줄일 수 있습니다.

그러나 800V HVDC에서는 다음이 필요하지 않습니다.

• 필요한 경우 갈바닉 절연

• 랙 또는 트레이 수준 전력 변환

• 프로세서 전압 조절

• 백업 전원 통합

• 돌입 및 핫스왑 제어

• 오류 감지 및 중단

• 열 관리

• 이중화 및 유지 관리 계획

또한 800V가 가속기에 직접 전달된다는 의미도 아닙니다. 프로세서 코어에는 부하에 가깝게 엄격하게 제어되는 저전압, 고전류 전력이 필요합니다.

기존 AC 배전에서 고전압 DC까지

기존 AC와 800V HVDC 배전 비교

기존 AC-부하 전력 경로

기존 데이터 센터에서는 일반적으로 AC를 랙 근처 또는 내부의 DC로 변환하기 전에 시설 전체에 AC를 분배합니다. 결과적인 DC 전력은 48V급 랙 버스, 보드 레벨 중간 컨버터 및 부하점 조정기를 통과할 수 있습니다.

이 아키텍처는 성숙되었으며 기존 스위치기어, UPS 시스템, 전원 공급 장치, 운영 절차 및 서비스 방식과 함께 작동합니다. 랙 전력이 증가하고 더 큰 전류를 랙 내에서 처리해야 함에 따라 그 한계가 더욱 뚜렷해졌습니다.

800V HVDC 지향 아키텍처는 AC/DC 변환의 일부를 업스트림 또는 컴퓨팅 랙 외부로 이동합니다. 그런 다음 필요한 강압 변환이 발생하기 전에 고전압 DC가 컴퓨팅 장비에 더 가깝게 배포됩니다.

고전압 DC 배전의 잠재적인 구조적 영향

더 높은 DC 분배 전압으로 이동하면 실제 도체 영역을 통과하는 전력이 더 많아질 수 있습니다. 또한 고밀도 랙 주변에 필요한 대형 고전류 버스바 인프라의 양을 줄일 수도 있습니다.

선택한 변환 단계를 제거하면 시스템 효율성이 향상될 수 있지만 결과는 전체 아키텍처에 따라 달라집니다. 유용한 평가에는 다음이 포함되어야 합니다.

• 시설수리

• 격리 단계

• 고전압 배전

• 랙 변환

• 중간버스

• 부하점 조절

• 보조전원

• 냉각 에너지

• 보호 장치 손실

• 중복 작동 경로

• 백업 에너지 변환

효율성, 구리 감소, 냉각 절감 또는 총 비용에 대한 주장은 일관된 시스템 경계, 로드 프로필 및 작동 조건 없이는 일반화될 수 없습니다.

DC 보호, 절연 및 오류 처리 문제

고전압 DC에는 DC 오류 조건, 절연 의무 및 지속적인 아크 에너지를 위해 특별히 설계된 차단 장치 및 보호 체계가 필요합니다.

따라서 800V 시스템에는 여러 경계에 걸쳐 조정된 보호가 필요합니다. 아키텍처에 따라 전력실, 배전반, 사이드카, 랙 입력, 컴퓨팅 트레이 및 컨버터 입력이 포함될 수 있습니다.

보호 기능에는 다음이 포함될 수 있습니다.

• DC 정격 퓨즈

• 장치 연결 해제

• 회로 차단기

• 고체 보호

• 선충전 회로

• 돌입 제어

• 전압 모니터링

• 격리 모니터링

• 핫스왑 제어

관련 엔지니어링 참고 자료는 다음과 같습니다.IEC 62477-1전력 전자 변환기 시스템의 안전을 위해IEC 60947-2회로 차단기용.UL Solutions의 회로 차단기 인증 서비스또한 고전압 DC 및 무접점 차단기 기술과 관련된 카테고리도 포함됩니다.

이러한 참조는 장비 범주, 설치 경계, 관할권 및 최종 시스템 설계에 따라 적용되어야 합니다. 모든 800V 데이터 센터에 대한 완전한 규정 준수 체크리스트는 아닙니다.

무접점 변압기가 아키텍처에 적합한 방식

SST의 기능적 역할

에이고체 변압기또는 SST는 변압기 기능과 능동적으로 제어되는 전력 전자 변환을 결합합니다.

안고체 변압기 기술에 대한 IEEE 검토SST를 변압기 기능을 전력 전자 변환기 및 제어 회로와 통합하는 시스템으로 설명합니다. 토폴로지에 따라 SST는 전압 변환, 갈바닉 절연, AC/DC 변환, 모니터링 및 전력 흐름 제어 기능을 제공할 수 있습니다.

AI 데이터 센터에서 SST는 중전압 AC 소스를 고전압 DC 분배 버스에 연결할 수 있습니다. 이는 여러 기존 단계를 모듈형 전력 전자 시스템으로 통합할 수 있습니다.

SST가 800V DC 버스를 생성하는 유일한 방법은 아닙니다. 기존 변압기 및 정류기, 중앙 집중식 변환 시스템, 사이드카 기반 변환기도 사용할 수 있습니다.

적절한 아키텍처는 다음에 따라 달라집니다.

• 입력 전압

• 격리 요구 사항

• 전력 등급

• 중복 모델

• 시설 배치

• 보호 전략

• 유지 관리 접근 방식

ISOP 아키텍처: 입력 시리즈, 출력 병렬

ISOP입력 직렬, 출력 병렬을 의미합니다.

이 구성에서는 모듈이 높은 입력 전압을 공유하도록 컨버터 모듈 입력이 직렬로 연결됩니다. 출력은 병렬로 연결되어 결합되어 더 큰 출력 전류를 공급합니다.

ISOP 변환기 제어에 관한 IEEE 연구두 가지 핵심 요구 사항을 식별합니다.

• 직렬 연결된 모듈 간 입력 전압 공유

• 병렬 연결된 모듈 간 출력 전류 공유

동일하지 않은 구성 요소 특성, 열 조건, 스위칭 지연 및 부하 조건은 이러한 공유 관계를 방해할 수 있습니다. 제어 시스템은 하나의 모듈이 과도한 전압이나 전류를 전달하는 것을 방지해야 합니다.

6개 모듈로 구성된 ISOP 다이어그램은 보편적인 SST 요구 사항이 아닌 하나의 가능한 구성을 나타냅니다. 모듈 수는 장치 전압 정격, 시스템 입력 전압, 변환 비율, 절연 설계, 총 전력, 이중화 및 변환기 토폴로지에 따라 달라집니다.

SST 및 ISOP 모듈식 아키텍처

SST 엔지니어링 절충안

SST는 모듈식 변환, 능동 제어, 고주파 절연 및 DC 분배 버스와의 직접 통합을 지원할 수 있습니다. 이러한 잠재적 이점은 추가적인 복잡성과 균형을 이루어야 합니다.

기존 라인-주파수 변압기는 성숙하고 견고하며 비교적 단순합니다. 따라서 SST는 자동으로 우수한 대체품이 아닌 시스템 수준 옵션으로 평가되어야 합니다.

AI 데이터센터 전력 변환에서 GaN 및 SiC 역할

와이드 밴드갭 장치가 중요한 이유

질화갈륨과 탄화규소는 고성능 전력 변환에 사용되는 광대역갭 반도체 기술이다.

적합성은 다음에 따라 달라집니다.

• 전압 스트레스

• 전력 수준

• 토폴로지 전환

• 스위칭 주파수

• 열적 조건

• 포장

• 보호

• 제어방식

• 시스템 비용

GaN과 SiC는 보완적인 기술로 가장 잘 취급됩니다. 그 가치는 전력 체인의 위치와 주변 변환기의 설계 방식에 따라 달라집니다.

GaN이 전력망에 들어갈 수 있는 곳

GaN은 높은 스위칭 주파수, 컴팩트한 변환 단계, 높은 전력 밀도가 우선시되는 곳에서 자주 고려됩니다.

• 서버 전원 공급 장치

• 중간 버스 변환기

• 부하점 단계

• 엄선된 고비율 DC/DC 컨버터

실제 적합성은 전압 마진, 패키지 설계, 열 경로, 컨버터 토폴로지, 과도 조건 및 보호 전략에 따라 달라집니다.

가장 강력한 애플리케이션은 하나의 범용 전압이나 전력 임계값으로 정의할 수 없습니다. GaN 장치는 한 토폴로지에서는 매우 효과적일 수 있지만 절연, 열 또는 결함 요구 사항이 다른 다른 토폴로지에서는 적합하지 않을 수 있습니다.

SiC가 전력망에 들어갈 수 있는 곳

SiC는 다음을 포함하여 고전압 또는 고전력 스테이지용으로 자주 고려됩니다.

• 프런트 엔드 수정

• 고전압 DC 변환

• SST 빌딩 블록

• 시설 방향 전력 전자 장치

• 랙 방향 고전압 변환기

전압 성능과 열 특성은 까다로운 변환 단계를 지원할 수 있지만 장치 성능만으로는 시스템 성능을 결정하지 않습니다. 게이트 제어, 냉각, 자기 설계, 결함 에너지, 변환기 토폴로지 및 비용은 여전히 ​​중요합니다.

하이브리드 아키텍처는 각 컨버터의 기능에 따라 서로 다른 단계에서 실리콘, SiC, GaN을 사용할 수 있습니다.

GaN 대 SiC: 선택 경계

AI 데이터 센터 파워 체인 전반에 걸친 GaN 및 SiC 역할

48V 중간 버스의 역할

고전압 배전반과 칩 사이에 48V가 존재하는 이유

48V 중간 버스는 랙 수준 분배와 저전압 보드 또는 프로세서 조정기 사이의 실용적인 링크를 제공합니다.

그만큼Open Compute Project의 Open Rack V3 사양48V 랙 전력 에코시스템을 포함합니다. 이는 랙 레벨 48V 전력 분배 및 다운스트림 서버 변환의 확립된 예를 제공합니다.

800V 아키텍처에서 가능한 경로 중 하나는 다음과 같습니다.

800다섯디기음→48다섯디기음→중간 또는 부하점 변환

이 접근 방식은 업스트림 배전 계층을 변경하면서 기존 다운스트림 구성 요소와 랙 수준 전력 인프라를 보존할 수 있습니다.

800V HVDC가 48V 버스를 대체할 것인가?

800V-부하 아키텍처 경로

반드시 그런 것은 아닙니다.

두 가지 전압 레벨은 서로 다른 기능을 수행합니다. 800V 버스는 더 낮은 전류로 높은 전력을 전송합니다. 48V 버스는 서버 보드 및 프로세서 조정기에 더 가까운 저전압 분배 레이어를 제공합니다.

일부 아키텍처는 마이그레이션 위험을 줄이고 기존 구성 요소를 재사용하기 위해 48V를 유지할 수 있습니다. 다른 사람들은 높은 비율의 800V 변환기를 통해 이를 우회하거나, 다른 중간 전압을 도입하거나, 프로세서에 더 가까이 위치한 다단계 경로를 사용할 수 있습니다.

선택은 다음에 따라 달라집니다.

• 변환 효율

• 과도 응답

• 격리

• 보호

• 구성 요소 가용성

• 보드 영역

• 냉각

• 서비스 가능성

이러한 전환은 단순히 48V를 800V로 교체하는 것보다 전압 레이어를 재설계하는 것으로 더 잘 이해됩니다.

수직 전력 공급 및 칩 최종 단계

수직 전력 공급의 의미

오픈 컴퓨트 프로젝트 기술 문헌및 IEEE 연구에서는 다음과 같이 설명합니다.수직 전력 공급또는 VPD는 고전류 프로세서 부하 아래에 전력 변환을 배치하거나 이와 밀접하게 연계되는 보드 또는 패키지 수준 접근 방식입니다.

긴 마더보드 경로를 통해 매우 높은 전류를 측면으로 이동하는 대신 컨버터 또는 전류 증배기 단계가 보드 반대쪽이나 프로세서 패키지 아래에 배치됩니다. 그런 다음 전력은 비아와 패키지 연결을 사용하여 더 짧은 수직 경로를 통해 이동합니다.

목표는 다음을 줄이는 것입니다.

• 배전 저항

• 기생 임피던스

• 전압 강하

• 프로세서 근처의 보드 혼잡

VPD는 개별 변환기, 통합 모듈, 고급 패키징, 통합 수동 구성 요소 또는 다단계 변환을 사용할 수 있습니다.

이는 다운스트림 보드 또는 패키지 수준 기술이며 시설 수준 800V 배전의 대체 이름이 아닙니다.

VPD는 칩 내부의 후면 전력 공급과 동일하지 않습니다.

수직 전력 공급과 후면 전력 공급 비교

패키지 레벨 VPD와 반도체 후면 전력 전달 네트워크는 전력 경로 단축이라는 목표를 공유하지만 서로 다른 물리적 레벨에서 작동합니다.

서버 전원 아키텍처에서 VPD는 일반적으로 프로세서 아래 또는 마더보드 뒷면에 전압 변환 하드웨어를 배치하는 것을 의미합니다.

대조적으로,후면 전력 공급에 대한 imec의 설명에서는 전원 라우팅이 전면 신호 상호 연결 스택에서 실리콘 후면 쪽으로 이동하는 온다이 반도체 아키텍처에 대해 설명합니다.

한 가지 개념은 보드 및 패키지 수준의 전력 변환에 관한 것입니다. 다른 하나는 반도체 다이의 내부 전력 네트워크에 관한 것입니다.

이를 동일하게 취급하면 제조, 통합 및 설계 책임의 중요한 차이점이 모호해집니다.

VPD 채택 제약

수직 전력 공급은 고전류 경로를 단축할 수 있지만 기계적, 열적, 패키징 제약이 발생합니다.

중요한 설계 고려 사항은 다음과 같습니다.

• 모듈 높이 및 기계적 여유 공간

• 고급 포장 요구 사항

• 통합 자기 및 수동 구성 요소

• 컨버터-부하 기생

• 현재 공유

• 부하 과도 응답

• 열 경로 상호 작용

• 패키지 주변의 신호 및 메모리 라우팅

따라서 VPD는 보다 광범위한 그리드-칩 재설계의 일부이지만 업스트림 아키텍처 결정의 필요성을 제거하지는 않습니다.

완전한 그리드-칩 파워 체인 매핑

완전한 그리드-투-칩 전력 공급 체인

전원 경로는 기능 계층으로 구성될 수 있습니다. 실제 구현에서는 개별 단계를 결합, 생략 또는 재배치할 수 있습니다.

모든 계층에 단일 반도체 기술이 나타나는 것은 아닙니다. 단일 전압 레벨로 모든 배전 및 조정 문제를 해결할 수는 없습니다.

아키텍처는 전력이 프로세서에 접근함에 따라 점진적으로 더 낮은 전압, 더 높은 전류 변환으로 고전압 전송을 조정해야 합니다.

800V HVDC AI 데이터 센터의 엔지니어링 장단점

효율성과 전환 단계의 균형

전류를 줄이고 중복 변환을 제거하면 효율성이 향상될 수 있지만 교체 단계가 실제 부하 프로필에서 효과적으로 작동하는 경우에만 가능합니다.

의미 있는 비교는 다음을 정의해야 합니다.

• 입력 및 출력 경계

• 활성 변환 단계 수

• 부분 로드 동작

• 냉각 및 보조 소비

• 중복 경로 작동

• 백업 전력 변환

• 케이블 및 부스바 손실

• 보호 장치 손실

하나의 트랜지스터, 컨버터 또는 참조 설계의 최고 효율은 전체 데이터 센터 전원 체인의 효율과 동일하지 않습니다. 철저한 평가가 필요합니다.

전력 밀도, 케이블 연결 및 열 설계

전압이 높을수록 분배 전류가 줄어들 수 있으며 잠재적으로 동일한 도체 공간을 통해 더 작은 도체 또는 더 많은 전력을 허용할 수 있습니다.

그러나 더 높은 전압에는 적절한 사항도 필요합니다.

• 연면거리 및 공간거리

• 격리

• 커넥터

• 인클로저

• 감지

• 격리

• 보호 장비

전력 전자 장치가 사이드카, 랙 장치 또는 컴팩트 SST 모듈로 이동되면 컨버터 열이 더욱 집중될 수 있습니다.

목표는 단순히 구리를 최소화하는 것이 아닙니다. 도체 볼륨, 변환 하드웨어, 냉각, 보호, 유지 관리 공간 및 컴퓨팅 밀도의 균형을 맞추는 것입니다.

신뢰성, 중복성 및 유지 관리 가능성

모듈형 아키텍처는 오류 격리 및 모듈 수준 교체를 지원할 수 있지만 더 많은 변환기, 센서, 컨트롤러, 인터페이스 및 제어 종속성을 도입할 수도 있습니다.

신뢰성 분석에서는 다음을 구별해야 합니다.

• 반도체 장치 신뢰성

• 컨버터 모듈 신뢰성

• 제어 시스템 신뢰성

• 기계적 및 커넥터 신뢰성

• 냉각 시스템 의존성

• 시스템 수준 이중화

• 수리 시간

• 예비 부품 가용성

구성 요소 효율성이 높은 시스템이라도 오류 발생 후 격리, 교체, 테스트 또는 복원이 어렵다면 여전히 작동이 취약할 수 있습니다.

비용, 표준화 및 배포 성숙도

800V 생태계에는 여전히 다음과 같은 조정이 필요합니다.

• 전압 창

• 커넥터 인터페이스

• 보호 관행

• 유지보수 절차

• 장비 상호 운용성

그만큼오픈컴퓨트 프로젝트 전력분배 하위 프로젝트고전압 DC 배전 아키텍처 및 일반적인 산업 관행을 개발하기 위한 협업 포럼을 제공합니다.

이 생태계 작업을 완전히 균일한 설치 기반과 혼동해서는 안 됩니다.

비용 평가에는 변환기 가격 이상의 내용이 포함되어야 합니다. 또한 다음 사항도 고려해야 합니다.

• 시설 개조

• 도체 및 버스웨이

• 보호 장비

• 냉각

• 시운전

• 인사교육

• 예비 부품

• 다운타임 위험

• 향후 확장

기술적 타당성은 배포 준비의 한 부분일 뿐입니다.

엔지니어가 미래 AI 전력 아키텍처를 평가하는 방법

전력 포락선을 먼저 정의하십시오.

선호하는 기술을 선택하기보다는 작업량 및 시설 요구 사항부터 시작하십시오.

결정하다:

• 초기 랙 전력

• 확장 예상

• 가속기 로드 동작

• 중복 요구 사항

• 사용 가능한 유틸리티 용량

• 냉각 능력

• 백업 기간

• 물리적 랙 및 데이터홀 제약

전체 전환 체인 평가

시설 입력부터 프로세서 코어까지 모든 변환 및 배포 단계를 매핑합니다.

각 단계에 대해 다음을 기록합니다.

• 입력 및 출력 전압

• 정격 및 일반 부하

• 부하 범위 전반에 걸친 효율성

• 격리 경계

• 오류 제거 방법

• 열 경로

• 중복성

• 유지보수 액세스

• 모니터링 및 제어

시스템 성능과 구성요소 성능 분리

하나의 GaN, SiC, SST 또는 DC/DC 변환기가 강력한 실험실 결과를 보여주기 때문에 아키텍처를 선택하지 마십시오.

결과가 동일한 항목에 적용되는지 확인합니다.

• 전압

• 짐

• 냉각 조건

• 스위칭 주파수

• 중복 조건

• 시스템 경계

구성 요소 수준의 이점은 전체 전력 시스템을 개선할 때만 가치가 있습니다.

800V HVDC에 대한 엔지니어링 평가 프레임워크

안전, 표준 및 운영 준비 상태 확인

800V HVDC는 모든 AI 데이터 센터의 미래입니까?

아키텍처가 가장 관련성이 높은 곳

800V HVDC는 랙 전력이 충분히 높아서 저전압, 고전류 분배가 물리적으로 어렵거나 경제적으로 매력적이지 않은 경우에 가장 적합합니다.

여기에는 다음이 포함될 수 있습니다.

• 대규모 AI 훈련 클러스터

• 고밀도 가속기 시스템

• 고성능 컴퓨팅 시설

• 미래의 랙 밀도 증가를 중심으로 설계된 새로운 데이터 센터

소규모 사이트, 저밀도 추론 시스템, 기존 엔터프라이즈 데이터 센터 및 기존 시설은 동일한 이점을 얻지 못할 수 있습니다. 설치된 AC 인프라 및 운영 절차는 기존 아키텍처를 선호할 수 있습니다.

여러 전원 아키텍처가 공존할 수 있는 이유

800V HVDC를 향한 움직임은 단일한 사건이 아닙니다. 전력변환과 배전단계를 점진적으로 재편하는 것이다.

일부 시설에서는 기존 AC 배전을 유지할 수 있습니다. 다른 사람들은 800V 사이드카를 도입할 수도 있습니다. 새로운 빌드는 중앙 집중식 고전압 DC를 사용할 수 있습니다. 향후 설치에는 SST, 대체 중간 버스 및 수직 전력 공급이 통합될 수 있습니다.

올바른 선택은 다음에 따라 달라집니다.

• 시설 규모

• 랙 전원

• 변환 효율

• 보호

• 냉각

• 서비스 가능성

• 표준

• 비용

• 배포 위험

엔지니어링에 따른 의미는 AI 인프라를 더 이상 GPU, HBM 및 고급 패키징을 통해서만 평가할 수 없다는 것입니다. 그리드에서 칩까지 안전하고 효율적인 전력 공급이 1차 시스템 설계 요구 사항이 되고 있습니다.

800V HVDC AI 데이터 센터에 대해 자주 묻는 질문

AI 데이터센터의 800V HVDC란?

이는 시설 측 변환 장비에서 랙 또는 컴퓨팅 트레이로 전력을 전송하는 데 사용되는 고전압 DC 배전층입니다. 동일한 전력에서 48V급 버스에 비해 분배 전류를 낮추지만 전력이 프로세서에 도달하기 전에 여전히 다운스트림 컨버터가 필요합니다.

AI 데이터 센터가 AC 배전에서 고전압 DC로 이동하는 이유는 무엇입니까?

고전력 AI 랙은 랙 전력에 따라 전류, 버스바 요구 사항, 저항 손실 및 커넥터 요구 사항이 증가하기 때문에 저전압 배전을 점점 더 어렵게 만듭니다. 고전압 DC는 분배 전류를 감소시키고 선택된 변환 단계가 컴퓨팅 랙 외부로 이동할 수 있도록 허용할 수 있습니다.

800V HVDC가 48V 중간 버스를 대체합니까?

모든 아키텍처에 있는 것은 아닙니다. 일부 시스템은 확립된 랙 및 서버 에코시스템을 보존하기 위해 800V를 48V로 변환할 수 있습니다. 다른 사람들은 다른 중간 전압을 사용하거나 프로세서에 더 가까운 더 높은 비율의 변환을 수행할 수 있습니다.

800V HVDC 데이터 센터에서 무접점 변압기의 역할은 무엇입니까?

SST는 전압 변환, 갈바닉 절연, 전력 전자 변환 및 제어를 결합할 수 있습니다. 기존 변압기 및 정류기 시스템에서도 필요한 DC 전원을 생산할 수 있지만 중전압 AC 입력을 고전압 DC 배전 버스에 연결할 수 있습니다.

AI 데이터센터 전력 시스템에 GaN이나 SiC가 더 좋나요?

어느 쪽도 보편적으로 더 나은 것은 아닙니다. GaN은 종종 소형 고주파 변환을 위해 고려되는 반면 SiC는 더 높은 전압 또는 더 높은 전력 스테이지에 사용되는 경우가 많습니다. 선택은 토폴로지, 전압 스트레스, 스위칭 주파수, 열 설계, 보호, 패키징, 신뢰성 및 비용에 따라 달라집니다.

수직 전력 공급이란 무엇이며, 800V HVDC와 어떻게 다릅니까?

800V HVDC는 시설을 통해 또는 랙 쪽으로 전력을 전달합니다. 수직 전력 공급은 전력 변환 하드웨어를 프로세서 아래 또는 프로세서 가까이에 배치하여 최종 고전류 경로를 단축합니다. 두 기술은 그리드-칩 전원 체인의 서로 다른 수준에서 작동합니다.