المُحثات في خوادم الذكاء الاصطناعي: المتطلبات الأساسية والتطبيقات ومعايير الاختيار

تُسهم التطورات السريعة في الذكاء الاصطناعي (AI) في دعم نمو سوق الخوادم الخاصة بالذكاء الاصطناعي بشكل هائل. وبحسب تقرير IDC وتقرير تقييم تطور قدرة الحوسبة الذكية في الصين لعام 2025 من شركة Inspur Information، فقد بلغ حجم السوق العالمي لخوادم الذكاء الاصطناعي 125.1 مليار دولار أمريكي في عام 2024 ومن المتوقع أن ينمو ليصل إلى 158.7 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2025.

1. المتطلبات الرئيسية للمحثات في خوادم الذكاء الاصطناعي

تُفرض خوادم الذكاء الاصطناعي متطلبات أعلى بكثير على الأداء وكثافة القدرة والكفاءة في استهلاك الطاقة مقارنةً بالخوادم التقليدية، مما يؤثر بشكل مباشر على مواصفات المحثات.

أولاً، تستخدم خوادم الذكاء الاصطناعي وحدات معالجة رسومات عالية الأداء (GPU) أو مُسرّعات مخصصة للذكاء الاصطناعي تعمل تحت ظروف تيار عالية، مما يتطلب وجود محاولات (Inductors) ذات تصنيفات عالية للتيار المشبّع. ويمكن أن يؤدي نقص التيار المشبّع إلى ارتفاع درجة الحرارة أو فشل في الأداء أو تلف دائم، مما يهدد سلامة النظام.

ثانياً، وللاستفادة القصوى من الطاقة ضمن المساحة المحدودة في مراكز البيانات، تحتاج خوادم الذكاء الاصطناعي إلى محاولات بتصميم صغير (Compact Form Factor) ومقاومة تيار مستمر (DCR) منخفضة لتقليل فقدان الحرارة وتحسين الكفاءة.

ثالثاً، تعد كفاءة تحويل الطاقة العالية ضرورية لتقليل تكاليف الطاقة التشغيلية. ولذلك، يجب أن تتميز المحاولات بأداء ممتاز عند الترددات العالية لتتماشى مع محولات التيار المستمر (DC-DC) الحديثة ذات الترددات العالية.

وأخيرًا، أثناء عمليات التشغيل ذات الأحمال العالية المستمرة، تعتبر الاستقرار الحراري والموثوقية على المدى الطويل من المتطلبات الأساسية للمحاولات المستخدمة في بيئات خوادم الذكاء الاصطناعي.

2. التطبيقات أهمية المحاولات في خوادم الذكاء الاصطناعي

تُعد الملفات جزءًا أساسيًا من عدة وحدات مركزية داخل خوادم الذكاء الاصطناعي، حيث تقوم بوظائف أساسية تشمل تخزين الطاقة، والترشيح، وقمع الضوضاء، وتنظيم الجهد.

2.1 إدارة الطاقة (محولات DC-DC، دوائر تنظيم الجهد)

تتطلب المكونات الحرجة مثل وحدات معالجة الرسوميات (GPUs) ووحدات المعالجة المركزية (CPUs) ومُسرّعات الذكاء الاصطناعي توصيل طاقة مستقرة وفعالة للغاية. تستخدم محولات DC-DC عالية الأداء ملفات لضمان استقرار الجهد.
في محولات خفض الجهد (Buck Converters)، تتراوح قيم الحث typical من 0.1–0.68 ميكرو هنري، وتعمل عند تيارات تصل إلى حوالي 60 أمبير، مع تيارات اشباع تتراوح بين 60–120 أمبير، وفي حزم بحجم أقل من 12 ملم. تقوم هذه المكونات بتحفيز استقرار الجهد وتضمن تشغيل الخوادم بشكل موثوق.

2.2 ترشيح الإشارات وقمع الضوضاء

تقوم ملفات القمع المشترك (Common-mode chokes) وحبات الفريت (ferrite beads) والملفات التفاضلية بقمع الضوضاء ذات التردد العالي في عمليات التحويل من التيار المتردد إلى التيار المستمر (AC-DC) وفي خطوط الإشارات، مما يحسّن جودة الإشارة وأداء التداخل الكهرومغناطيسي (EMI).

3. العوامل الحرجة في اختيار الملفات

يُعد اختيار الملفات (Inductors) المناسبة أمرًا بالغ الأهمية لتحقيق الكفاءة المثلى والأداء الحراري والموثوقية في تصميمات الطاقة الخاصة بالخوادم الذكية.

3.1 قيمة الحث

تحدد قيمة الحث سعة تخزين الطاقة وقدرة تقليل تذبذب التيار. تكون قيمة الحث منخفضة عادة (غالبًا أقل من 1μH) في المحولات ذات التيار العالي والتردد العالي (POL) أو ما تُعرف بمحولات النقطة المُحمّلة.

3.2 تيار الاشباع (Saturation Current)

يجب أن تتجنب الملفات (Inductors) حدوث اشباع القلب المغناطيسي تحت تأثير التيارات العالية التي تنتجها وحدات معالجة الرسوميات (GPU)/المعالجات المركزية (CPU). المواد ذات الكثافة العالية لتدفق الاشباع والاستقرار الحراري (مثل الفريت أو مساحيق السبائك) ضرورية لتحقيق ذلك.

3.3 المقاومة المستمرة (DCR)

تساعد المقاومة المنخفضة (DCR) في تقليل خسائر التوصيل، وهو أمر بالغ الأهمية للتشغيل الفعّال من حيث استهلاك الطاقة. غالبًا ما توفر الملفات المُصَمَّمة (Molded Inductors) أفضل توازن بين مقاومة مستمرة منخفضة وكثافة طاقة عالية.

3.4 التردد التشغيلي

تتطلب المحولات (DC-DC) ذات التردد العالي ملفات (Inductors) ذات خسائر منخفضة في القلب وتقنيات لف محسّنة للحفاظ على الكفاءة تحت ظروف التبديل السريع.

4. أنواع الملفات (Inductors) المُوصى بها للخوادم الذكية

4.1 محثات الطاقة ذات التيار العالي

مصممة لتوصيل الطاقة إلى وحدات المعالجة المركزية/وحدات معالجة الرسومات، توفر هذه المحثات تيار اشباع عالي، ارتفاع حراري منخفض، وأداءً مستقرًا تحت الأحمال المستمرة العالية.

4.2 المحثات المُصَمَّمة بقالب

تقلل البنية المُغَلَّفة من التداخل الكهرومغناطيسي (EMI) وتحسّن الموثوقية، وتوفر كثافة طاقة عالية وقمعًا ممتازًا للضوضاء.

4.3 محثات TLVR

يحسّن منظمات الجهد ذات المحث الانتقالي استجابة التغيرات، ويقلل من سعة الخرج، ويزيد الكفاءة في التطبيقات ذات الجهد المنخفض والتيار العالي.

5. تمكين الجيل التالي من خوادم الذكاء الاصطناعي باستخدام المغناطيسات المتقدمة

تلعب المحثات دورًا أساسيًا في سلامة الطاقة وجودة الإشارة في خوادم الذكاء الاصطناعي. ومع الزيادة في متطلبات كثافة الطاقة والكفاءة، تصبح المغناطيسات عالية الأداء ضرورية.

بصفتها مزوّدًا رائدًا لحلول مغناطيسية، كوداكا تقدم مجموعة واسعة من سلاسل المحثات المصممة خصيصًا لخوادم الذكاء الاصطناعي، بما في ذلك:
◾ سلسلة TCAB : محولات الوضع المشترك لمصادر الطاقة AC-DC;
◾ سي إس بي إيه /سلسلة CSBX : محولات تيار كهربائي مدمجة، عالية التشبع، عالية التيار;
◾ سي إس إيه بي /سي إس إي بي /سي إس إي سي /سي إتش بي /CSHN السلسلة: محولات صب منخفضة الفقد;
◾ سي إس إف إيد السلسلة: محولات TLVR لتنظيم الجهد الكهربائي سريع الاستجابة.

من خلال فهم المعلمات الأساسية للمحولات واستراتيجيات التطبيق المناسبة، يمكن للمهندسين تحسين الأداء وكفاءة استخدام الطاقة في الأنظمة التي تعتمد على الذكاء الاصطناعي بشكل ملحوظ.