800V HVDC لمراكز بيانات الذكاء الاصطناعي: إعادة تعريف معيار التوصيل البيني الكهربائي

1. تتفوق حوسبة الذكاء الاصطناعي على البنية التحتية التقليدية للطاقة

لم يعد عنق الزجاجة التالي في الذكاء الاصطناعي يتمثل في تصنيع أشباه الموصلات، بل في توصيل الطاقة.

في معرض Intersolar Europe، كشفت شركة Envision Energy عن الجيل التالي من البنية التحتية لطاقة الذكاء الاصطناعي التي تدمج الطاقة المتجددة وتخزين الطاقة ومحولات الحالة الصلبة وبنية تيار مستمر عالي الجهد بجهد 800 فولت (HVDC). يعكس هذا الإعلان تحولًا أوسع في الصناعة: مع استمرار مجموعات الذكاء الاصطناعي في التوسع، أصبحت البنية التحتية الكهربائية هي العامل المقيد لقدرة الحوسبة المستقبلية.

الاتجاه واضح في أحدث منصات GPU. يصل حامل NVIDIA GB200 NVL72 إلى حوالي 120 كيلووات عند التحميل الكامل، بينما من المتوقع أن تتجاوز منصة Rubin Ultra القادمة 1 ميجاوات لكل حامل. بالمقارنة، تعمل مراكز بيانات المؤسسات التقليدية تقليديًا بقدرة تتراوح من 5 إلى 10 كيلووات لكل حامل. تعمل هذه الزيادة الكبيرة في كثافة الطاقة على تغيير توزيع الطاقة في مركز البيانات بشكل أساسي.

2. لماذا وصلت هندسة 54 فولت التقليدية إلى حدودها

تيار عالي للغاية

لا تزال معظم خوادم الذكاء الاصطناعي الحالية تعتمد على توزيع التيار المستمر منخفض الجهد.

يتطلب توصيل 600 كيلووات عند 48 فولت ما يقرب من 12500 أمبير من التيار. تتطلب مثل هذه المستويات الحالية مقاطع عرضية كبيرة جدًا للموصل. قد يتطلب حامل واحد بقدرة 1 ميجاوات مئات الكيلوجرامات من النحاس، مما يضع ضغطًا كبيرًا على وزن الخزانة، والتحميل على الأرضية المرتفعة، وتوجيه الكابل، ومساحة التثبيت.

مراحل تحويل الطاقة المتعددة

عادةً ما تتبع سلسلة الطاقة التقليدية هذا المسار:

13.8 كيلو فولت تيار متردد ← 480 فولت تيار متردد ← 415 فولت تيار متردد ← حامل تيار متردد/تيار مستمر ← 54 فولت تيار مستمر ← تيار مستمر/تيار مستمر على مستوى اللوحة ← 12 فولت تيار مستمر

تقدم كل مرحلة تحويل ما يقرب من 3 إلى 5% من فقدان الكفاءة، مما يؤدي إلى كفاءة شاملة شاملة تبلغ حوالي 89%. عند مستويات الطاقة بالميجاواط، تترجم هذه الخسائر إلى تكاليف تشغيل كبيرة على مدار عمر مركز البيانات.

تزايد التحديات الحرارية

تحتوي رفوف الخوادم التقليدية على العديد من وحدات إمداد الطاقة المبردة بالمروحة (PSUs). إلى جانب توليد حرارة إضافية، تشغل هذه الوحدات مساحة رفوف قيّمة يمكن أن تستوعب أجهزة الكمبيوتر. مع استمرار ارتفاع كثافة رفوف الذكاء الاصطناعي، تصبح كل وحدة حامل ذات قيمة متزايدة.

3. 800V HVDC: تحول أساسي في توزيع الطاقة

تقود هذه التحديات تحول الصناعة نحو معماريات 800 فولت HVDC.

بدلاً من تحويل الطاقة بشكل متكرر عبر مراحل جهد متعددة، يعمل النهج الجديد على تصحيح التيار المتردد ذي الجهد المتوسط ​​مباشرةً إلى تيار مستمر بقوة 800 فولت عند مدخل مركز البيانات، مما يؤدي إلى تقصير مسار توصيل الطاقة بشكل كبير.

المزايا الكهربائية كبيرة.

باستخدام 600 كيلوواط كمثال:

• بنية 48 فولت: حوالي 12,500 أمبير
• بنية 800 فولت HVDC: حوالي 750 أمبير

يتم تقليل التيار إلى ما يقرب من 6٪ من المستوى الأصلي.

يتيح التيار المنخفض:

• تم تقليل المقاطع العرضية للموصل بحوالي 20×
• تم تقليل وزن علبة الكابلات بنسبة تصل إلى 85%
• خسائر مقاومة أقل بكثير
• سهولة التثبيت وتحسين قابلية التوسع

تشير تقديرات الصناعة إلى أن مركز بيانات الذكاء الاصطناعي بقدرة 1 جيجاوات يمكن أن يقلل من استهلاك النحاس بحوالي 200 طن من خلال نشر التيار المستمر عالي الجهد (HVDC).

ومع ذلك، فإن تحديث بنية الطاقة وحده لا يحل المشكلة بأكملها. أصبح التوصيل البيني الكهربائي الموثوق أمرًا بالغ الأهمية بشكل متزايد مع استمرار ارتفاع كثافة الطاقة.

4. الربط الكهربائي: الحلقة النهائية الحاسمة

مع زيادة جهد النظام من 54 فولت إلى 800 فولت، يجب أن تتحمل التوصيلات الكهربائية الجهد العالي مع الحفاظ على مقاومة منخفضة وأداء حراري ممتاز وموثوقية طويلة المدى.

وبغض النظر عن مدى كفاءة محولات الحالة الصلبة أو إلكترونيات الطاقة، فإن الطاقة الكهربائية تصل في النهاية إلى كل وحدة معالجة رسومات من خلال التوصيلات البينية الموصلة. في حالة القدرة الحاملة على نطاق ميغاواط، حتى الزيادات الصغيرة في مقاومة التلامس يمكن أن تؤدي إلى فقدان كبير للحرارة والطاقة.

تبرز قضبان التوصيل النحاسية الصلبة كحل مفضل لتوزيع طاقة الذكاء الاصطناعي للجيل القادم.

الموصلية العالية تعمل على تحسين كفاءة النظام

يوفر النحاس واحدة من أعلى الموصلات الكهربائية بين المعادن الهندسية، مما يقلل من خسائر المقاومة عبر شبكة توزيع الطاقة.

على الرغم من أن HVDC يقلل التيار بشكل كبير، إلا أن الرفوف من فئة الميجاواط لا تزال تحمل طاقة كهربائية هائلة. يعد الحفاظ على مقاومة اتصال منخفضة للغاية أمرًا ضروريًا لزيادة الكفاءة والتحكم في ارتفاع درجة الحرارة.

أداء حراري فائق للأنظمة المبردة بالسوائل

أصبح التبريد السائل سريعًا هو المعيار لخوادم الذكاء الاصطناعي عالية الكثافة.

تسمح الموصلية الحرارية الممتازة للنحاس للحرارة المتولدة في المفاصل الكهربائية بالانتشار بكفاءة في جميع أنحاء الموصل. في الخزانات المبردة بالسائل ذات تدفق الهواء المحدود، تساهم قضبان التوصيل أيضًا في تبديد الحرارة السلبي، مما يحسن موثوقية النظام على المدى الطويل.

يتيح التصميم المدمج زيادة كثافة الرف

الجهد العالي يقلل بشكل كبير من حجم الموصل المطلوب.

على سبيل المثال، يمكن لأنظمة قضبان التوصيل 3150 A تحقيق سعة تيار عالية باستخدام تصميمات موصلات مدمجة متعددة الطبقات بينما تشغل مساحة أقل بكثير من مجموعات الكابلات التقليدية.

يمكن تخصيص المساحة المحفوظة لعقد وحدة معالجة الرسومات الإضافية، مما يؤدي بشكل مباشر إلى زيادة كثافة الحوسبة داخل نفس مساحة الحامل.

5. أشرطة التوصيل المخصصة تدعم بنيات الذكاء الاصطناعي سريعة التطور

يتطور توزيع الطاقة في مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي بسرعة — بدءًا من أحزمة الكابلات التقليدية إلى وحدات PDU والآن أنظمة قضبان التوصيل على مستوى الحامل.

تشمل التصاميم الناشئة ما يلي:

• رفوف خادم واسعة الجسم
• منصات 800 فولت HVDC
• توزيع الطاقة المبردة بالسائل
• تخطيطات خزانة متكاملة للغاية

لا تستطيع الموصلات الكهربائية القياسية في كثير من الأحيان استيعاب هذه القيود الميكانيكية المتزايدة التعقيد.

أصبحت قضبان التوصيل المخصصة التي تتميز بالثني الدقيق، والتصفيح متعدد الطبقات، والهندسة المعقدة، والتصنيع الدقيق، والطلاء السطحي المتخصص ضرورية للبنية التحتية الحديثة للذكاء الاصطناعي.

صيانة مبسطة وموثوقية أعلى

تعتمد بنيات الحامل التقليدية على مئات وحدات PSU الموزعة، ويمثل كل منها نقطة فشل محتملة.

يعمل توزيع الطاقة المعتمد على Busbar على تبسيط البنية الكهربائية عن طريق تقليل عدد الوصلات الكهربائية والمكونات المنفصلة. تعمل نقاط الاتصال الأقل على تحسين موثوقية النظام بشكل عام مع تقليل تعقيد الصيانة.

بالنسبة لمرافق الذكاء الاصطناعي واسعة النطاق التي تعمل على مستوى جيجاوات، يُترجم ذلك إلى انخفاض كبير في نفقات التشغيل وانخفاض التكلفة الإجمالية للملكية طوال دورة حياة النظام.

RHI: حلول قضبان التوصيل النحاسية المخصصة للبنية التحتية للجيل القادم من الذكاء الاصطناعي

مع استمرار حوسبة الذكاء الاصطناعي في دفع كثافة الطاقة إلى مستويات غير مسبوقة، تطور التوصيل البيني الكهربائي من مكون داعم إلى عنصر أساسي لأداء مركز البيانات.

عالية الأداءقضبان النحاستلعب الآن دورًا حاسمًا في زيادة كفاءة الطاقة إلى أقصى حد، وزيادة كثافة الحامل، وضمان الموثوقية التشغيلية على المدى الطويل.

مع أكثر من عقد من الخبرة في حلول الربط الكهربائي، تتخصص RHI في قضبان التوصيل النحاسية المخصصة لمراكز بيانات الذكاء الاصطناعي وأنظمة بطاريات السيارات الكهربائية وتطبيقات تخزين الطاقة.

تعمل شركة RHI من خلال ما يزيد عن 40.000 متر مربع من مرافق التصنيع المتقدمة، وهي معتمدة وفقًا لمعايير IATF 16949 وISO 14001 وISO 45001. يتم تصنيع قضبان التوصيل باستخدام 99.9% من نحاس T2 النقي مع موصلية كهربائية تتجاوز 98% IACS، مما يجعلها مناسبة تمامًا لمعماريات 800 فولت HVDC وتوزيع الطاقة من فئة ميجاوات.

من خلال الاستفادة من تقنيات التصنيع المتقدمة - بما في ذلك ربط الانتشار، واللحام بالليزر، واللحام بالاحتكاك، والتصنيع باستخدام الحاسب الآلي الدقيق، والتشكيل المرن - تقدم RHI حلول قضبان النحاس المخصصة بالكامل بدءًا من التصميم وحتى الإنتاج.

بدءًا من إدخال الطاقة إلى كل حامل وحدة معالجة رسومات، يساعد RHI على ضمان توصيل كل واط بأقصى قدر من الكفاءة والموثوقية والدقة، مما يدعم الجيل التالي من البنية التحتية لحوسبة الذكاء الاصطناعي.