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Die schnelle Entwicklung der Künstlichen Intelligenz (KI) führt zu einem exponentiellen Wachstum des Marktes für KI-Server. Laut Berichten von IDC und der Inspur Information’s Bewertung der Entwicklung der KI-Rechenleistung in China 2025 erreichte der globale Markt für KI-Server im Jahr 2024 ein Volumen von 125,1 Milliarden US-Dollar und wird bis 2025 auf 158,7 Milliarden US-Dollar wachsen.
1. Wichtige Anforderungen an Drosseln in KI-Servern
KI-Server stellen deutlich höhere Anforderungen an Leistung, Leistungsdichte und Energieeffizienz als herkömmliche Server, was sich direkt auf die Spezifikationen der Drosseln auswirkt.
Erstens nutzen KI-Server leistungsstarke GPUs oder dedizierte KI-Beschleuniger, die unter hohen Strombedingungen arbeiten, wodurch Drosseln mit hohen Sättigungsstromwerten erforderlich sind. Ein unzureichender Sättigungsstrom kann zu Überhitzung, Funktionsausfällen oder dauerhaften Schäden führen und somit die Systemintegrität gefährden.
Zweitens erfordern KI-Server aufgrund des beengten Platzes in Rechenzentren Drosseln mit kompakten Bauformen und geringem Gleichstromwiderstand (DCR), um Wärmeverluste zu minimieren und die Effizienz zu steigern.
Drittens ist eine hohe Leistungswandlungs-Effizienz entscheidend, um die Energiekosten im Betrieb zu reduzieren. Die Drosseln müssen daher über eine hervorragende Hochfrequenzleistung verfügen, um mit modernen Hochfrequenz-Gleichspannungswandlern kompatibel zu sein.
Schließlich sind thermische Stabilität und langfristige Zuverlässigkeit bei Drosseln in KI-Server-Umgebungen unter anhaltenden Hochlastbedingungen unverzichtbar.
2. Anwendungen von Drosseln in KI-Servern
Induktivitäten sind Bestandteil mehrerer zentraler Module in KI-Servern und übernehmen wesentliche Funktionen wie Energie speicherung, Filterung, Rauschunterdrückung und Spannungsregelung.
2.1 Stromversorgungsmanagement (DC-DC-Wandler, VR-Schaltungen)
Kritische Komponenten wie GPUs, CPUs und KI-Beschleuniger benötigen eine äußerst stabile und effiziente Stromversorgung. Hochleistungs-DC-DC-Wandler verwenden Induktivitäten, um die Spannungsstabilität aufrechtzuerhalten.
Bei Abwärtswandlern liegen die typischen Induktivitätswerte zwischen 0,1–0,68 μH, sie arbeiten mit Strömen von etwa 60A und Spitzenglättungsströmen zwischen 60–120A bei Gehäusen unter 12mm. Diese Komponenten glätten Spannungsschwankungen und gewährleisten einen zuverlässigen Serverbetrieb.
2.2 Signalfilterung und Störunterdrückung
Störschutzspulen, Ferritperlen und Differenzialinduktivitäten unterdrücken Hochfrequenzrauschen in AC-DC-Wandlern und Signalleitungen und verbessern so die Signalintegrität und das EMI-Verhalten.
3. Wichtige Faktoren bei der Auswahl von Induktivitäten
Die Auswahl geeigneter Drosseln ist entscheidend, um eine optimale Effizienz, thermische Leistung und Zuverlässigkeit in der Stromversorgung von KI-Servern zu erreichen.
3.1 Induktivitätswert
Bestimmt die Energiespeicherkapazität und die Unterdrückung des Welligkeitsstroms. Eine geringe Induktivität (häufig unter 1 μH) ist typisch für Hochstrom- und Hochfrequenz-POL-Wandler (Point-of-Load).
3.2 Sättigungsstrom
Drosseln müssen eine Kernsättigung vermeiden, insbesondere bei hohen Lastströmen von GPUs/CPUs. Materialien mit hoher Sättigungsflussdichte und thermischer Stabilität (z. B. Ferrit oder Metallpulver) sind unerlässlich.
3.3 Gleichstromwiderstand (DCR)
Ein niedriger Gleichstromwiderstand reduziert die Leitungsverluste und ist entscheidend für energieeffiziente Anwendungen. Geformte Drosseln bieten oft das beste Verhältnis von niedrigem Gleichstromwiderstand und hoher Leistungsdichte.
3.4 Arbeitsfrequenz
Gleichspannungswandler mit hoher Frequenz benötigen Drosseln mit geringen Kernverlusten und optimierten Wicklungsverfahren, um die Effizienz unter schnellen Schaltbedingungen aufrechtzuerhalten.
4. Empfohlene Drosseltypen für KI-Server
4.1 Hochstrom-Leistungsinduktivitäten
Für die Stromversorgung von CPUs/GPUs konzipiert, bieten diese hohe Sättigungsströme, geringe thermische Erwärmung und stabile Leistung bei kontinuierlicher Hochlast.
4.2 Gepresste Induktivitäten
Die gekapselte Bauweise reduziert elektromagnetische Störungen (EMI) und verbessert die Zuverlässigkeit, bietet hohe Leistungsdichte und hervorragende Geräuschunterdrückung.
4.3 TLVR-Induktivitäten
Trans-Inductor Voltage Regulators verbessern die Transientenreaktion, reduzieren die Ausgangskapazität und steigern die Effizienz in Niederspannungs-, Hochstrom-Anwendungen.
5. Ermöglichung der nächsten Generation von KI-Servern mit fortschrittlichen Magnetkomponenten
Induktivitäten spielen eine grundlegende Rolle bei der Stromeinteilung und Signalqualität von KI-Servern. Mit steigenden Anforderungen an Leistungsdichte und Effizienz sind leistungsstarke Magnetkomponenten unverzichtbar.
Als führender Anbieter von Magnetlösungen Codaca bietet eine breite Palette von Induktivitäten-Serien, die speziell für KI-Server entwickelt wurden, darunter:
◾ TCAB-Serie : stördrosseln für AC-DC-Netzgeräte;
◾ CSBA /CSBX-Serie : kompakte Drosselspulen mit hoher Sättigung und hoher Strombelastbarkeit;
◾ CSAB /CSEB /CSEC /CSHB /CSHN serie: niederohmige gewinkelte Drosselspulen;
◾ CSFED serie: TLVR-Drosselspulen für schnelle Spannungsregelung.
Durch das Verständnis wesentlicher Drosselspulenparameter und geeigneter Anwendungsstrategien können Ingenieure die Leistung und Energieeffizienz von KI-gesteuerten Systemen erheblich verbessern.