Innoscience memajukan teknologi penukaran kuasa All-GaN sepenuhnya dalam ekosistem NVIDIA MGX, menyokong sistem AI kepadatan tinggi generasi seterusnya. Reka bentuk 12kW 800V kepada 48V mencapai kecekapan puncak sekitar 99% dan kecekapan penuh beban 98.2%, dengan peranti GaN 150V mengurangkan peranti rektifikasi selari sebanyak 50%. Penyelesaian ini merangkumi julat penuh voltan bus tengah dari 800V hingga 48V, 12V dan 6V, manakala GaN HEMT 15V menyokong operasi frekuensi tinggi 3 hingga 5MHz untuk mengurangkan saiz komponen magnetik dan kapasitor. Dalam konteks beban AI yang meluas ke aras rak dan pusat data penuh, peningkatan kecekapan teknologi semikonduktor kuasa sedang menembusi had kepadatan kuasa rak, mendorong penurunan nyata dalam kos operasi fasiliti berkuasa tinggi.

Penulis artikel、Sumber: Wall Street Journal

Seiring dengan perluasan beban kecerdasan buatan ke sistem tingkat rak dan skala pusat data penuh, kapasiti penghantaran kuasa telah menjadi longkang utama yang menghalang prestasi, ketumpatan, dan kos kepemilikan keseluruhan sistem pusat data. Dalam ekosistem arsitektur rujukan modular terbuka NVIDIA MGX, satu revolusi kecekapan yang disokong oleh teknologi galian nitrogen (All-GaN) sedang secara perlahan membentuk semula laluan kuasa dari pengagihan voltan tinggi hingga ke teras GPU.

Perkembangan terkini dalam evolusi teknologi ini datang daripada ahli ekosistem NVIDIA MGX, Innoscience. Syarikat ini sedang memajukan teknologi penukaran kuasa All-GaN yang merangkumi keseluruhan rantai, untuk menyokong sistem AI kepadatan tinggi generasi seterusnya. Bagi pelabur dan pengendali pusat data, peningkatan teknologi semikonduktor kuasa asas ini berkaitan dengan kejayaan tembus batas kepadatan kuasa rak, serta penurunan nyata dalam kos pengoperasian fasiliti berkuasa tinggi.

Model penghantaran kuasa tradisional telah menunjukkan tanda-tanda kelesuan dalam menghadapi kuasa rak yang terus meningkat, dan cabaran bukan lagi sekadar membawa tenaga elektrik ke dalam rak, tetapi bagaimana menukar voltan tinggi kepada voltan operasi yang diperlukan oleh GPU dengan cekap dan kompak. Teknologi GaN, dengan ciri-ciri seperti rintangan on-rendah, cas gerbang rendah dan tiada pemulihan songsang, sedang menjadi teknologi pendorong utama untuk menyelesaikan cabaran ini, yang secara langsung membawa kepada komponen magnetik yang lebih kecil, prestasi haba yang lebih baik, dan kos kepemilikan keseluruhan (TCO) yang lebih rendah.

Semasa sistem AI bergerak ke arah struktur kuasa yang lebih padat, pasaran memperhatikan dengan teliti penyelesaian kuasa yang menerobos batasan ruang fizikal dan termodinamik. Ini tidak hanya akan memendekkan kitaran kejuruteraan dan pembangunan sistem pengkomputan pantas, tetapi juga akan mempercepatkan pelaksanaan komersial berskala besar pabrik AI generasi seterusnya.

Dengan peningkatan berterusan kuasa rak AI, peringkat penghalaan depan menjadi salah satu bahagian paling mencabar dalam struktur kuasa.

Dalam arsitektur bekalan 800 VDC NVIDIA, jumlah peringkat penkodan dikurangkan dengan menghantar arus DC secara langsung ke kedudukan yang lebih dekat dengan rak, tetapi ini memerlukan bahagian depan untuk menangani voltan masukan tinggi, nisbah penkodan tinggi, serta bajet penyejukan dan ruang papan induk yang terhad.

Data terkini dari Innoscience menunjukkan manfaat langsung GaN dalam peringkat ini. Dalam reka bentuk tahap 800 V ke 48 V 12 kW-nya, peranti GaN 650 V dengan pendinginan dua sisi (DSC) digunakan di sisi primer, manakala peranti GaN 100 V digunakan di sisi sekunder, mencapai kecekapan puncak sekitar 99% dan kecekapan beban penuh 98.2% pada frekuensi operasi 1 MHz. Selain itu, peranti GaN 150 V yang baru dilancarkan mempermudah reka bentuk sisi sekunder, mengurangkan jumlah peranti peng整流 selari yang diperlukan sebanyak 50%. Pengurangan ruang akibat operasi frekuensi tinggi ini memberikan nilai komersial langsung kepada sistem AI yang mengejar kepadatan rak yang lebih tinggi.

Selain penukar depan 48 V, pilihan arsitektur kuasa memerlukan fleksibiliti yang sangat tinggi untuk memenuhi keperluan berbeza dalam ruang papan induk dan anggaran haba. Innoscience telah memperluaskan penyelesaian All-GaN mereka untuk merangkumi seluruh julat pilihan voltan bus sela, iaitu 800 V hingga 48 V, 12 V, dan 6 V.

Untuk penukaran dari 800 V ke 12 V, pasaran kini boleh memanfaatkan peranti GaN 40 V untuk penyegerakan sintetik yang cekap dan meningkatkan prestasi terma; manakala untuk penukaran dari 800 V ke 6 V, peranti GaN 15 V sebagai penyelesaian penyegerakan sintetik mampu menyokong arsitektur bar tengah yang lebih rendah, dengan demikian menyederhanakan penukaran akhir ke voltan teras GPU. Dalam peringkat bar tengah 48 V ke 12 V yang kritikal, penyelesaian GaN 100 V Innoscience mengoptimumkan penukaran penurunan berfase banyak. Dengan skala efek di pabrik AI, peningkatan kecekapan walaupun sedikit bermaksud pengurangan ketara dalam keperluan penyejukan dan kos operasi.

Powering vertically to reshape core response

Pada peringkat penghujung transformasi yang paling dekat dengan teras pengiraan, penghantaran kuasa melintang tradisional menghadapi cabaran serius akibat kehilangan pengagihan kuasa dan kerumitan susunan papan induk, disebabkan keperluan arus yang sangat tinggi dan respons transien yang penting. Penghantaran kuasa menegak (VPD) kini menjadi arsitektur yang boleh dilaksanakan untuk menyediakan laluan arus yang lebih pendek, kehilangan parasitik yang lebih rendah, dan ketumpatan arus yang lebih tinggi.

Untuk memenuhi keperluan perubahan dinamik pantas GPU, Innoscience telah mengesahkan kebolehjadian pengoperasian GaN HEMT 15 V pada frekuensi 3 MHz hingga 5 MHz, yang mampu mengurangkan saiz elemen magnetik dan kapasitor yang diperlukan secara besar-besaran. Semasa ini, syarikat sedang membangunkan penyelesaian DrGaN yang meningkatkan bandwidth secara ketara melalui penyokongan frekuensi suis tinggi, dengan demikian mengurangkan pergantungan terhadap kapasitor output kapasiti besar tradisional. Seiring dengan peningkatan ketumpatan arus akselerator yang berterusan dalam sistem MGX AI di masa depan, peringkat kuasa yang menyokong VPD akan menjadi modul asas penting untuk kuasa dekat inti GPU.

Untuk mempercepat siklus pengambilan pelanggan, Innoscience menyediakan pelbagai papan penilaian dan reka bentuk rujukan untuk membantu jurutera sistem mengesahkan prestasi GaN sepanjang rantai kuasa AI. Papan-papan ini termasuk papan demonstrasi 800 V hingga 48 V 12 kW, papan penilaian GaN 4 fasa 48 V hingga 12 V, serta papan penilaian 6 V DrGaN untuk arsitektur kuasa tegak masa depan.

Ekosistem NVIDIA MGX sedang mendorong penyebaran infrastruktur AI yang modular dan boleh dikembangkan. Dalam konteks infrastruktur AI yang semakin terhad oleh hadapan kuasa, perkembangan semikonduktor kuasa mesti sejajar dengan peningkatan ketumpatan pengiraan. Dengan cakupan menyeluruh dari 800 VDC hingga ke voltan teras GPU, infrastruktur kuasa AI yang lebih cekap dan lebih padat sedang bergerak pantas dari konsep ke realiti.