एआई सर्वर की शक्ति तकनीक का लगातार विकास हो रहा है, जो उच्च-प्रदर्शन इंडक्टर्स की मांग को बढ़ावा दे रहा है

कृत्रिम बुद्धिमत्ता और बड़े डेटा तकनीकों के तेजी से विकास के साथ, AI सर्वर, जो कि कंप्यूट-गहन उपकरण हैं, क्लाउड कंप्यूटिंग, गहन अधिगम, स्वायत्त ड्राइविंग और बुद्धिमान रोबोट जैसे क्षेत्रों में महत्वपूर्ण कार्य करते हैं। AI सर्वर की प्रदर्शन और स्थिरता अधिकांशतः उनकी बिजली प्रणाली के डिजाइन पर निर्भर करती है। चूंकि कंप्यूटिंग शक्ति की मांग लगातार बढ़ रही है, पारंपरिक बिजली आर्किटेक्चर धीरे-धीरे कुशल और स्थिर बिजली आपूर्ति की आवश्यकताओं को पूरा करने में असमर्थ हो रहे हैं, जिसके कारण उन्नत बिजली आर्किटेक्चर जैसे 48V वितरित बिजली आपूर्ति, बहु-चरण बक रूपांतरण और डिजिटल नियंत्रण मुख्यधारा समाधान के रूप में धीरे-धीरे उभर रहे हैं।

1- AI सर्वर के मुख्य बिजली आर्किटेक्चर

1.1 केंद्रीकृत बिजली आर्किटेक्चर

पारंपरिक केंद्रीकृत बिजली आपूर्ति एसी बिजली को 12V डीसी में परिवर्तित करने के लिए एकल बिजली आपूर्ति इकाई (PSU) का उपयोग करते हैं, जिसे फिर मदरबोर्ड के माध्यम से विभिन्न लोड तक वितरित किया जाता है। इनकी डिज़ाइन परिपक्व, लागत कम और समान रूप से प्रबंधित करने में आसान है। हालाँकि, जैसे-जैसे एआई सर्वर की कंप्यूटिंग शक्ति बढ़ती है, इनकी कमियाँ स्पष्ट हो जाती हैं: लंबे 12V संचरण पथ के कारण चालन हानि (I²R) में महत्वपूर्ण वृद्धि होती है; वोल्टेज नियमन बैंडविड्थ सीमित होती है, जो गतिशील प्रतिक्रिया गति को प्रभावित करती है; CPU/GPU के नैनोसेकंड-स्तरीय तीव्र भार परिवर्तनों से निपटना मुश्किल होता है; प्रणाली में अतिरंजन कमजोर होता है, और एकल बिजली मॉड्यूल की विफलता से पूरी प्रणाली क्रैश हो सकती है, जिसके कारण विश्वसनीयता की कमी रहती है।

1.2 वितरित बिजली वास्तुकला (DPA)

वितरित शक्ति वास्तुकला बड़े एआई सर्वर के लिए पसंदीदा विकल्प बन गई है। इसके मूल में 48V मध्यवर्ती बस पावर सप्लाई का उपयोग है। पीएसयू 48V डीसी आउटपुट करते हैं, जो उच्च संचरण वोल्टेज और कम संचरण धारा की विशेषताओं का उपयोग करके वितरण मार्गों में ऊर्जा हानि को काफी हद तक कम करते हैं। सीपीयू और जीपीयू जैसे मुख्य भारों के निकट, लोड के स्थान पर कन्वर्टर (POL) को सीधे 48V को आवश्यक निम्न वोल्टेज (जैसे, 0.8V-1.8V) में परिवर्तित करने के लिए तैनात किया जाता है, जिससे स्थानीय और सूक्ष्म शक्ति आपूर्ति सुनिश्चित होती है, जिससे संक्रमणकालीन प्रतिक्रिया गति और वोल्टेज नियमन की परिशुद्धता में काफी सुधार होता है।

48V वितरित शक्ति वास्तुकला (छवि स्रोत: इंटरनेट)

1.3 बहु-चरण बक रूपांतरण वास्तुकला

यह POL के लिए अत्यधिक उच्च-शक्ति भार (जैसे CPU/GPU) को शक्ति प्रदान करने का विशिष्ट कार्यान्वयन समाधान है। एकल प्रोसेसर को शक्ति प्रदान करने के लिए कई समानांतर सिंक्रनाइज़्ड बक सर्किट्स को बारी-बारी से संचालित करके, इसके लाभों में शामिल हैं: धारा विभाजन के बाद प्रति चरण धारा तनाव और तापीय हानि को कम करना; बहु-चरण इंटरलीविंग संचालन के माध्यम से आउटपुट धारा रिपल को प्रभावी ढंग से चिकना करना, डिकपलिंग संधारित्रों पर निर्भरता कम करना; और प्रोसेसर की शक्ति खपत के आधार पर चरणों की संख्या को गतिशील रूप से सक्षम/अक्षम करके हल्के भार दक्षता को अनुकूलित करना।

1.4 डिजिटल शक्ति नियंत्रण वास्तुकला

डिजिटल सिग्नल प्रोसेसर (DSPs) या माइक्रोकंट्रोलर (MCUs) के साथ कुछ एनालॉग सर्किट को बदलकर, यह बुद्धिमत्तापूर्ण पावर प्रबंधन प्राप्त करता है। यह गतिशील प्रतिक्रिया और ऊर्जा दक्षता को अनुकूलित करने के लिए अधिक जटिल और लचीले नियंत्रण एल्गोरिदम को सक्षम करता है और सॉफ्टवेयर के माध्यम से वास्तविक समय में निगरानी, पैरामीटर समायोजन, खराबी की भविष्यवाणी और दूरस्थ प्रबंधन (जैसे PMBus/I2C प्रोटोकॉल के आधार पर) का भी समर्थन करता है। उन्नत डिज़ाइन अक्सर बुद्धिमत्ता और गति के बीच संतुलन बनाए रखने के लिए डिजिटल प्रबंधन + एनालॉग त्वरित प्रतिक्रिया के संकर मोड को अपनाते हैं।

1.5 मॉड्यूलर पावर सप्लाई

डेटा केंद्र-स्तरीय एआई सर्वर में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। मानकीकृत पावर मॉड्यूल (जैसे CRPS) हॉट-स्वैप, N+1 अतिरिक्तता और ऑनलाइन रखरखाव का समर्थन करते हैं, जिससे व्यापार संचालन की अत्यधिक उपलब्धता सुनिश्चित होती है। उनके बुद्धिमत्तापूर्ण कार्य भार स्थितियों के आधार पर सक्रिय मॉड्यूल की संख्या के गतिशील समायोजन को सक्षम करते हैं, हल्के भार के तहत अक्षम संचालन से बचते हैं और डेटा केंद्रों की समग्र ऊर्जा दक्षता में काफी सुधार करते हैं।

एआई सर्वर पावर सप्लाई आर्किटेक्चर के विकास द्वारा इंडक्टर्स के लिए उठाए गए चुनौतियाँ

एआई सर्वर पावर आर्किटेक्चर में नवाचार ने इंडक्टर्स पर अधिक कठोर प्रदर्शन आवश्यकताओं को लागू किया है, जो शक्ति डिजाइन उन्नति के साथ इंडक्टर प्रौद्योगिकी को बढ़ावा दे रहा है। इंडक्टर उत्पादों को निम्नलिखित मांगों को पूरा करना चाहिए।

① कम डीसी प्रतिरोध: उच्च-प्रदर्शन एआई सर्वर की वर्तमान मांग में काफी वृद्धि हुई है, जिसके कारण प्रेरकों में मजबूत धारा-वहन क्षमता और उत्कृष्ट तापीय प्रबंधन प्रदर्शन होने की आवश्यकता है। जब प्रेरक बड़ी धारा ले जाते हैं, तो वे ऊष्मा उत्पन्न करते हैं। खराब ऊष्मा अपव्यय से प्रेरक सामग्री के प्रदर्शन में गिरावट या यहां तक कि विफलता भी हो सकती है, जिससे बिजली आपूर्ति की स्थिरता प्रभावित होती है। इसलिए, कम डीसी प्रतिरोध (DCR) डिज़ाइन प्रेरकों के लिए एक महत्वपूर्ण मापदंड बन गया है, जो प्रभावी ढंग से ऊर्जा नुकसान और ताप वृद्धि को कम करता है तथा प्रेरक को उच्च-धारा अनुप्रयोगों में उत्कृष्ट विश्वसनीयता प्रदर्शित करने में सक्षम बनाता है।

② उच्च आवृत्ति, कम नुकसान: आधुनिक एआई सर्वर पावर सप्लाई को 97% या यहां तक कि 99% की दक्षता की आवश्यकता होती है, जिसमें इंडक्टर ट्रांसफार्मर सिस्टम में नुकसान का एक महत्वपूर्ण हिस्सा बनाते हैं। जैसे-जैसे पावर रूपांतरण की आवृत्ति बढ़ती जा रही है, इंडक्टर को उच्च आवृत्ति प्रदर्शन और उच्च दक्षता के बीच संतुलन बनाए रखना होता है, जिससे भँवर धारा और शैथिल्य नुकसान को न्यूनतम किया जा सके। उच्च आवृत्ति धाराओं द्वारा लाए गए बढ़े हुए नुकसान की वजह से विस्तृत आवृत्ति सीमा और उच्च दक्षता की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए लगातार इंडक्टर सामग्री और संरचनाओं का अनुकूलन करने की आवश्यकता होती है।

③ लघुकरण और पतली डिज़ाइन: एआई सर्वर में सीमित आंतरिक स्थान होता है, जिसके कारण प्रेरक (इंडक्टर) के आकार में और कमी की आवश्यकता होती है, लेकिन प्रदर्शन बनाए रखना आवश्यक है। छोटे आकार और पतले डिज़ाइन की दिशा में प्रेरक विकास की भावी प्रवृत्ति है। उच्च-घनत्व चुंबकीय कोर सामग्री और उन्नत ढलाई तकनीकों के उपयोग से प्रेरक को छोटा और हल्का बनाया जा सकता है, जिससे उच्च-घनत्व माउंटिंग सुगम होती है और मूल्यवान पीसीबी स्थान की बचत होती है। इसके अतिरिक्त, इन डिज़ाइन को जटिल वातावरण में प्रदर्शन में कमी रोकने के लिए यांत्रिक मजबूती और तापीय प्रदर्शन के बीच संतुलन बनाए रखना चाहिए।

④ उच्च विश्वसनीयता: एआई सर्वर आमतौर पर विस्तृत तापमान सीमा और लंबे समय तक निरंतर भार की स्थिति में संचालित होते हैं। प्रेरकों में अच्छी तापमान अनुकूलन क्षमता और विश्वसनीय स्थिरता होने की आवश्यकता होती है, जो उच्च तापमान और पर्यावरणीय परिवर्तनों के प्रभावों का प्रभावी ढंग से प्रतिरोध कर सके, ताकि उपकरण का निरंतर और स्थिर संचालन सुनिश्चित हो सके।

⑤ ईएमआई प्रदर्शन: चुंबकीय कवच संरचना निकटवर्ती घटकों या सिग्नल लाइनों को विद्युत चुंबकीय हस्तक्षेप के क्षति से प्रभावी ढंग से रोक सकती है, जिससे सर्वर द्वारा दुर्बल सिग्नलों के सटीक प्रसंस्करण को सुनिश्चित किया जा सके। उच्च EMI प्रदर्शन वाले प्रेरक विद्युत चुंबकीय पर्यावरणीय प्रदूषण को कम कर सकते हैं और समग्र प्रणाली की हस्तक्षेप-रोधी क्षमता में वृद्धि कर सकते हैं।

⑥ कम शोर डिजाइन: सर्वर ध्वनि नियंत्रण की बढ़ती मांग के साथ, प्रेरकों की भनभनाहट भी एक प्रमुख बिंदु बन गई है। प्रेरक के स्वयं के कंपन से उत्पन्न भनभनाहट डेटा केंद्र के वातावरण और उपयोगकर्ता अनुभव को प्रभावित करती है। विशेष रूप से बड़े पैमाने के क्लाउड डेटा केंद्र सर्वर कक्षों में, कम शोर वाले डिज़ाइन का महत्व नज़रअंदाज़ नहीं किया जा सकता। ढाला गया प्रेरक तकनीक और अनुनाद आवृत्ति समायोजन प्रेरकों की भनभनाहट को कम करने के लिए प्रभावी समाधान प्रदान करते हैं, जिससे सर्वर पावर सप्लाई की पर्यावरणीय अनुकूलन क्षमता में महत्वपूर्ण सुधार होता है।

संक्षेप में, एआई सर्वर पावर सिस्टम में इंडक्टर्स को उच्च धारा, छोटे आकार, उच्च आवृत्ति, मजबूत हस्तक्षेप-प्रतिरोध, विस्तृत तापमान अनुकूलन और कम शोर सहित कई चुनौतियों का सामना करना पड़ता है। नए रुझानों के तहत कठोर अनुप्रयोग आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए सामग्री नवाचार, संरचनात्मक अनुकूलन और प्रक्रिया अपग्रेड के माध्यम से निरंतर प्रगति आवश्यक है।

3- एआई सर्वर पावर सप्लाई में इंडक्टर्स के अनुप्रयोग और चयन सिफारिशें

एआई सर्वर पावर सप्लाई में इंडक्टर्स के कार्य फ़िल्टरिंग, चोक, वोल्टेज और धारा को स्थिर करना और शोर को दबाना जैसे कई होते हैं। नए रुझानों के तहत एआई सर्वर की उच्च प्रदर्शन और उच्च विश्वसनीयता आवश्यकताओं के लिए, उपयुक्त इंडक्टर का चयन करना महत्वपूर्ण है। Codaca उच्च-विश्वसनीयता वाले इंडक्टर समाधानों पर केंद्रित रहा है और AI सर्वरों तथा संबंधित बुद्धिमत्तापूर्ण उपकरणों के लिए अत्यधिक उच्च-प्रदर्शन वाले इंडक्टर उत्पादों को लॉन्च किया है, जिसमें अत्यधिक उच्च धारा वाले पावर इंडक्टर, कॉम्पैक्ट उच्च धारा वाले पावर इंडक्टर और मोल्डेड निम्न-प्रेरकत्व वाले उच्च-धारा इंडक्टर जैसी विभिन्न श्रेणियाँ शामिल हैं।

उनमें से, कॉम्पैक्ट हाई करेंट पावर इंडक्टर CSBA सीरीज़ कोडाका द्वारा स्वयं विकसित चुंबकीय पाउडर चुंबकीय कोर सामग्री को अपनाता है, जिसमें अत्यंत निम्न कोर हानि, उत्कृष्ट मृदु संतृप्ति धारा विशेषताएँ और उच्च आवृत्ति पर निम्न हानि के गुण हैं। इसकी पतली डिज़ाइन स्थापना स्थान की बचत करती है, जो उच्च-घनत्व माउंटिंग आवश्यकताओं के लिए उपयुक्त बनाती है। -55℃ से +170℃ तक संचालन तापमान सीमा, यह उच्च तापमान वाले कार्य वातावरण में अनुकूलन कर सकता है। CSBA श्रृंखला के इंडक्टर GaN पावर सप्लाई की उच्च आवृत्ति पर निम्न हानि, उच्च पावर घनत्व और विस्तृत तापमान सीमा वाले इंडक्टर के प्रदर्शन आवश्यकताओं को पूरा करते हैं, और DC-DC कन्वर्टर और स्विचिंग रेगुलेटर जैसे कोर मॉड्यूल में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं।

था cSHN श्रृंखला के ढाला गया प्रेरक , जिन्हें विशेष रूप से एआई अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है, अत्यधिक कम सीटी शोर के साथ एक ढाला गया ढांचा अपनाते हैं। इनमें अत्यंत कम प्रेरकत्व, बेहद कम डीसी प्रतिरोध, उत्कृष्ट मृदु संतृप्ति विशेषताएं और उच्च धारा वहन क्षमता शामिल है। उत्पाद एआई चिप्स और पावर मॉड्यूल के लिए लघुकरण और उच्च-घनत्व पैकेजिंग की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए एक पतले डिज़ाइन का उपयोग करते हैं। संचालन तापमान सीमा -40℃ से +125℃ है, जो बुद्धिमत्तापूर्ण कंप्यूटिंग उपकरणों की कठोर आवश्यकताओं को पूरा करती है।

घटकों का चयन करते समय, इंजीनियरों को एआई सर्वर की लोड विशेषताओं, धारा, आकार, संचालन आवृत्ति और ठंडक की स्थिति पर विचार करना चाहिए ताकि सबसे उपयुक्त प्रेरक मॉडल का चयन किया जा सके। उदाहरण के लिए, सीमित स्थान वाले संकुचित सर्वर चेसिस में, उच्च धारा वाले शक्ति प्रेरकों की CSBA श्रृंखला एक आदर्श विकल्प होगी। एआई अनुप्रयोगों की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए कम प्रेरकत्व, उच्च धारा और छोटे आकार के लिए, एआई ढाला गया प्रेरक CSHN श्रृंखला चयनित किया जा सकता है। उच्च-प्रदर्शन इंडक्टर उत्पादों का उचित मिलान AI सर्वर की शक्ति रूपांतरण दक्षता और प्रणाली स्थिरता को अधिकतम कर सकता है।