نمو حوسبة الذكاء الاصطناعي يقود بنية الطاقة الجديدة لمراكز البيانات

يؤدي النمو السريع لنماذج الذكاء الاصطناعي واسعة النطاق إلى تغيير البنية التحتية لمراكز البيانات بشكل أساسي. تم تصميم مراكز البيانات التقليدية بشكل أساسي لتخزين البيانات والحوسبة العامة، حيث ظلت طاقة حامل الخادم عادةً في حدود 5 إلى 10 كيلو واط. في ظل هذه الظروف، كانت أنظمة الطاقة ذات الجهد المنخفض 48 فولت/54 فولت كافية.

ومع ذلك، فقد أدخلت أعباء عمل الذكاء الاصطناعي حقبة جديدة من الحوسبة عالية الكثافة. مع نشر منصات GPU المتقدمة، تتطلب خوادم الذكاء الاصطناعي مستويات طاقة أعلى بكثير، حيث تصل كثافة الحامل إلى مئات الكيلووات وتقترب من متطلبات الطاقة على مستوى الميجاواط في منشآت حوسبة الذكاء الاصطناعي من الجيل التالي.

كشفت هذه الزيادة في كثافة الطاقة عن القيود المفروضة على أنظمة توصيل الطاقة التقليدية ذات الجهد المنخفض.

حسب العلاقة الكهربائيةف = الخامس × أنا، يتطلب ارتفاع الطلب على الطاقة تيارًا أعلى عندما يظل الجهد منخفضًا. منذ فقدان الإرسال يتبعP_loss = I²Rيؤدي التيار الزائد إلى زيادة توليد الحرارة، وموصلات أكبر، وفقدان أكبر للطاقة.

بالنسبة لرفوف الذكاء الاصطناعي بحجم ميجاوات، تخلق البنى ذات الجهد المنخفض العديد من التحديات:

• الكابلات والقضبان ذات الحجم الكبير:يتطلب التيار العالي للغاية مقاطع عرضية كبيرة للموصل، مما يزيد من استهلاك المواد، وصعوبة التركيب، والحمل الهيكلي.
• ارتفاع الخسائر الحرارية:يزيد تدفق التيار الكبير من فقدان الطاقة، مما يؤدي إلى متطلبات تبريد إضافية ويقلل من الكفاءة الإجمالية لمركز البيانات.
• مساحة الرف محدودة:تشغل مراحل تحويل الطاقة المتعددة مساحة حامل قيمة، مما يقلل من المساحة المخصصة لأجهزة الكمبيوتر عالية الأداء.

وللتغلب على هذه القيود،تيار مباشر عالي الجهد 800 فولت (800 فولت HVDC)يظهر كحل طاقة من الجيل التالي لمراكز بيانات الذكاء الاصطناعي.

من خلال زيادة جهد التوزيع، يعمل 800V HVDC على تقليل المتطلبات الحالية بشكل كبير مع الحفاظ على نفس خرج الطاقة. يتيح ذلك أنظمة توصيل طاقة أكثر إحكاما، وتقليل الخسائر الكهربائية، ونشر بنية تحتية عالية الكثافة للذكاء الاصطناعي.

لماذا أصبح 800V HVDC هو المعيار المستقبلي للبنية التحتية للذكاء الاصطناعي

يتم دعم الانتقال نحو 800V HVDC من خلال التطوير المشترك للسيارات الكهربائية وتقنيات أشباه الموصلات المتقدمة والبنية التحتية العالمية للذكاء الاصطناعي.

سلسلة توريد ناضجة عالية الجهد من تطبيقات المركبات الكهربائية

لقد قامت صناعة السيارات بالفعل بتسريع تسويق أنظمة الجهد العالي 800 فولت. طورت الشركات الرائدة في مجال تصنيع السيارات الكهربائية سلاسل توريد ناضجة تغطي ما يلي:

• مكونات الطاقة ذات الجهد العالي.
• الموصلات والمحطات الطرفية.
• قضبان النحاس
• مواد العزل
• حلول الإدارة الحرارية.

توفر هذه التقنيات خبرة قيمة وقدرات تصنيعية يمكن تكييفها مع أنظمة الطاقة لمراكز بيانات الذكاء الاصطناعي.

تعمل تقنيات SiC وGaN على تحسين كفاءة تحويل الطاقة

إن تقدم تقنيات أشباه الموصلات من الجيل الثالث، بما في ذلك كربيد السيليكون (SiC) ونيتريد الغاليوم (GaN)، يدعم أيضًا اعتماد 800 فولت HVDC.

بالمقارنة مع الأجهزة التقليدية القائمة على السيليكون، توفر مكونات الطاقة SiC ما يلي:

• كفاءة تحويل أعلى؛
• أداء أفضل للجهد العالي.
• حجم نظام أصغر؛
• تحسين الإدارة الحرارية.

تعمل هذه المزايا على تمكين المزيد من المقومات المدمجة ووحدات الطاقة وحلول محولات الحالة الصلبة المستقبلية (SST).

البنية التحتية للذكاء الاصطناعي تتجه نحو توزيع الطاقة ذات الجهد العالي

مع استمرار توسع مجموعات حوسبة الذكاء الاصطناعي، يستكشف مشغلو مراكز البيانات ومقدمو البنية التحتية بنيات الطاقة ذات الجهد العالي لدعم منصات GPU المستقبلية.

800 فولت HVDC يتيح:

• كثافة طاقة رف أعلى؛
• انخفاض مراحل تحويل الطاقة.
• توزيع أكثر كفاءة للطاقة؛
• تحسين قابلية التوسع لمجمعات حوسبة الذكاء الاصطناعي الكبيرة.

تطور ثلاثي المراحل لبنية مركز البيانات 800 فولت HVDC

سوف يتطور اعتماد 800V HVDC تدريجيًا، اعتمادًا على ما إذا كانت المرافق تعمل على ترقية المواقع الحالية أو بناء جامعات جديدة للذكاء الاصطناعي.

1. بنية الطاقة Sidecar — حل ترقية مرن

تعد بنية Sidecar حاليًا واحدة من أكثر الأساليب العملية لمراكز البيانات الحالية.

من خلال نقل وحدات تحويل الطاقة خارج حامل الخادم إلى خزانات مخصصة مثبتة على الجانب، يقلل هذا التصميم من الحاجة إلى إعادة بناء المنشأة الرئيسية مع دعم رفوف الذكاء الاصطناعي عالية الكثافة.

تشمل المزايا الرئيسية ما يلي:

• نشر أسرع؛
• الحد الأدنى من التأثير على التخطيطات الموجودة؛
• دعم أحمال عمل الذكاء الاصطناعي عالية الطاقة؛
• تحسين استغلال مساحة الرف.

2. توزيع مركزي بقدرة 800 فولت تيار مستمر على مستوى الغرفة

بالنسبة لمراكز بيانات الذكاء الاصطناعي المبنية حديثًا، من المتوقع أن يصبح تحويل الطاقة المركزي هو النهج المفضل.

في هذه البنية، يتم تحويل طاقة التيار المتردد إلى 800 فولت تيار مستمر على مستوى الغرفة أو المنشأة ويتم توزيعها من خلال أنظمة بسبار التيار المستمر عالية الجهد على الرفوف الفردية.

تشمل الفوائد ما يلي:

• كفاءة إجمالية أعلى؛
• تقليل خسائر التحويل؛
• توزيع مبسط للطاقة؛
• توسعة أسهل لمجموعات الذكاء الاصطناعي واسعة النطاق.

3. الهندسة المعمارية القائمة على محولات الحالة الصلبة (SST).

قد يدمج التطور المستقبلي لـ 800V HVDC تكنولوجيا محولات الحالة الصلبة القائمة على SiC.

من خلال التحويل المباشر لطاقة التيار المتردد ذات الجهد المتوسط ​​إلى 800 فولت تيار مستمر، يمكن لأنظمة SST تبسيط سلسلة الطاقة بشكل أكبر وتقليل مراحل التحويل.

تشمل الفوائد المحتملة ما يلي:

• كفاءة أعلى في استخدام الطاقة؛
• بصمة أصغر؛
• انخفاض تكاليف التشغيل.
• مرونة أكبر لتوسيع مركز بيانات الذكاء الاصطناعي في المستقبل.

قضبان التوصيل النحاسية عالية الطاقة: المكون الحاسم في أنظمة 800 فولت HVDC

على الرغم من أن 800V HVDC يعمل على تحسين كفاءة نقل الطاقة، إلا أن التوزيع الموثوق للتيار العالي لا يزال يعتمد على حلول الموصلات المتقدمة.

بدءًا من خزانات المقومات المركزية وممرات التيار المستمر وحتى وحدات الطاقة Sidecar وتوصيل الطاقة لوحدة معالجة الرسومات على مستوى الحامل،قضبان توصيل نحاسية عالية الأداءهي مكونات أساسية في جميع أنحاء سلسلة توزيع الطاقة بأكملها.

بالنسبة لتطبيقات 800V HVDC، يجب أن تلبي قضبان التوصيل النحاسية العديد من المتطلبات الصعبة:

الموصلية العالية والقدرة على حمل التيار

لا تزال رفوف الذكاء الاصطناعي بحجم ميجاوات تتطلب توصيل تيار مرتفع للغاية. يجب أن توفر قضبان التوصيل النحاسية ما يلي:

• مقاومة كهربائية منخفضة.
• القدرة الحالية العالية.
• تبديد الحرارة بكفاءة.
• عملية موثوقة على المدى الطويل.

حماية عزل الجهد العالي

بالمقارنة مع التطبيقات التقليدية ذات الجهد المنخفض، تتطلب أنظمة 800 فولت معايير عزل وسلامة أكثر صرامة.

تقنيات العزل المتقدمة مثل:

• طلاء تراجع PVC.
• طلاء مسحوق الايبوكسي.
• العزل الحراري يتقلص.
• حلول العزل المركبة.

تساعد على تحسين قوة العزل الكهربائي وتقليل مخاطر الانهيار الكهربائي.

تصميم مخصص للبنية التحتية المدمجة للذكاء الاصطناعي

تتطلب بنيات الطاقة المختلفة للذكاء الاصطناعي هياكل بسبار مختلفة.

من خلال عمليات الثني والتثقيب والتصفيح واللحام الدقيقة، يمكن تحسين قضبان التوصيل النحاسية المخصصة من أجل:

• أنظمة Sidecar 800V؛
• التوزيع المركزي لحافلات العاصمة؛
• رفوف الذكاء الاصطناعي المبردة بالسوائل؛
• بنيات الطاقة المستقبلية القائمة على SST.

حلول قضبان التوصيل النحاسية المخصصة للبنية التحتية لطاقة الذكاء الاصطناعي

بفضل الخبرة الواسعة في حلول التوصيلات الكهربائية عالية الجهد، توفر RHI حلولًا مخصصةقضبان النحاس عالية الطاقةمصممة لتطبيقات الجيل التالي 800 فولت HVDC.

من خلال الاستفادة من نحاس T2 عالي التوصيل، والثني ثلاثي الأبعاد الدقيق، والتشكيل بالبثق، وعمليات العزل - بما في ذلك طلاء الغمس PVC وطلاء مسحوق الإيبوكسي - تقوم RHI بتصنيع قضبان التوصيل النحاسية المخصصة المصممة لتطبيقات توزيع الطاقة HVDC 800 فولت التي تتطلب ما يلي:

• انتقال التيار العالي.
• تركيب مدمج
• الأداء الحراري
• سلامة عزل الجهد العالي.

بدءًا من ترقيات مراكز البيانات الحالية باستخدام بنيات Sidecar إلى مجمعات الذكاء الاصطناعي المستقبلية القائمة على التوزيع المركزي بجهد 800 فولت وتقنية SST، ستلعب قضبان التوصيل النحاسية المخصصة دورًا حاسمًا في بناء بنية تحتية لحوسبة الذكاء الاصطناعي فعالة وقابلة للتطوير وموثوقة.