בשלב זה, המימוש המואץ של יישומי בינה מלאכותית הוביל לעליה משמעותית בשיעור צריכה החשמל, מה שמגביר ישירות את הביקוש לכוח מרכזי נתונים. על פי נתוני הסוכנות הבינלאומית לאנרגיה משנת 2023, צריכת האנרגיה של מרכזי הנתונים ברחבי העולם מרכיבה כיום יותר מ-3% מכלל צריכה עולמית של חשמל, וכושר ההספק שיא של שרת GPU מסוג A100 עולה על 10 קילוואט. העלייה הדרמטית בשיעור צריכת החשמל של מרכזי הנתונים יצרה אתגרים חדשים הן באיכות והן בכמות אספקת החשמל. כיוון שסלילים מהווים אחד המרכיבים החשובים במעגלי החשמל של מרכזי נתונים, בחירת הסלילים היא קריטית מבחינת יעילות ההמרה וכן יציבות ואמינות בתפעול של מערכות חשמל של מרכזי נתונים.
1- קטגוריות אספקת חשמל למרכזי נתונים וтенденציות פיתוח
הספק מרכזי נתונים כולל בעיקר ספקי כוח לשרתים, ספקים חשמליים חסרי הפסקה (UPS), ספקים חשמליים בזרם ישר בoltage גבוה, ספקים חשמליים מפולגים/ספקים חשמליים מודולריים, ועוד.
1.1 ספק כוח לשרת
בשרתים של בינה מלאכותית, ל-GPU, CPU ושבבי האצת AI יש דרישות גבוהות במיוחד לייצוב וליעילות של ספק הכוח. שרתים משתמשים בדרך כלל במ변גירי DC-DC יעילים כדי לספק תפוקת מתח יציבה, וסלילים הם רכיבים חיוניים בלתי נפקדים בממירי DC-DC.
ככל שתקציבי הספק של השרתים גדלים תוך כדי שהנפח נשאר קבוע, דרישות צפיפות הספק יתארכו עוד יותר. יחידות ספק כוח חדשות שפותחו הגיעו לכמעט 100 וואט לאינץ' קוביה. בעתיד, הספק של השרתים יתפתח לקראת צפיפות ספק גדולה יותר, יעילות המרה גבוהה יותר וניהול חכם יותר, כדי לעמוד בביקוש הגובר לכוח מחשוב. שיפור יעילות הממיר באמצעות התפתחות טופולוגיה וטכנולוגיית רכיבים הוא הפתרון להשגת צפיפות ספק גבוהה.
1.2 אספקת חשמל של UPS
مزיני ה-UPS (אספקת כוח חירום) ממלאים תפקיד חשוב בהבטחת אספקת חשמל מתמדת למراكז נתונים. כאשר יש הפסקת חשמל או תנודות מתח בחשמל העירוני, ה-UPS יכול לעבור מיידית למצב סוללה (אספקת חשמל חסרת הפסקה), ומבטיח שהציוד הקריטי במרכזי הנתונים (כגון שרתים, התקני אחסון, ציוד רשת וכו') לא יتأثر.
1.3 אספקת חשמל של זרם ישר במתח גבוה
מערכות אספקת חשמל בזרם ישר במתח גבוה (HVDC) מציעות חיסכון משמעותי באנרגיה ביישומים כגון מרכזי נתונים. מאחר וה-HVDC מבטל את שלב הממיר של מקורות כח מ uninterruptible מסורתיים (UPS), יעילות ההמרה יכולה להגיע ליותר מ-95%, ובכך מפחיתה באופן משמעותי את צריכה החשמל של מרכזי הנתונים. על פי נתונים רלוונטיים, יעילות אספקת החשמל של HVDC גבוהה ביותר מ-5% לעומת פתרונות UPS מסורתיים. בנוסף, מאחר וה-HVDC אינו כולל ממיר, הזמן הממוצע בין תקלות (MTBF) שלו גבוה ביותר מ-30% מזה של UPS. ככל שמרכזי נתונים ממשיכים לדרוש יעילות אנרגטית גבוהה יותר, הפחתת הפלט ואמינות, הביקוש השוקי למערכות אספקת חשמל מסוג HVDC ימשיך לגדול.
1.4 אספקת חשמל ישרה מודולרית/מתפזרת
כדי להתייחס לאתגרים המרכזיים של מרכזי נתונים בהיבטי אמינות גבוהה, היקפיות גמישה, אופטימיזציה של יעילות אנרגטית ויעילות תפעולית במערכות חשמל, שרתים של מרכזי נתונים מאמצים גם הם מערכות כוח מבוזרות בעיצוב מודולרי. ספקי כוח מודולריים לא רק מתאימים דינמית לצורך בכוח עיבוד, אלא גם משיגים בידוד תקלות באמצעות מבנים מרובים, ובכך משפרים את אמינות המערכת. בנוסף, ניתן להתאים דינמית את מספר המודולים המחוברים לפי עומס בפועל, כדי לשפר את היעילות התפעולית.
תרשים יישום למרכז נתונים
2- דרישות סליל למערכות חשמל של מרכזי נתונים
במערכות הספק של מרכזי נתונים, משרתים סלילים כרכיבים בסיסיים בעלי תפקיד חשוב. באמצעות עקרון ההשראות האלקטרומגנטית, הם מונעים תנודות זרם, מיצבים את תפוקת הזרם, ושומרים על תפקיד קריטי בתהליכי המרת הספק, מה שמשפיע על יעילות האנרגיה והיציבות של מערכת הספק. ל המעגלים שונים דרישות שונות ביחס לסלילים.
במערכות הספק של זרם חילופין, סלילים משמשים בעיקר במעגלי תיקון גורם הספק (PFC) ובסינון EMI. סלילי PFC חייבים לסבול זרמים טרנזיטיביים בתדרים גבוהים (עשרות קילוהרץ עד מגההרץ) כדי למנוע רווית ליבה. הסלילים משתמשים בחומרי ליבה מרוכבים מתכתיים, המציגים מאפיינים חשמליים כגון זרם רוויה גבוה, אובדן ליבה נמוך ויציבות גבוהה לטמפרטורה. סלילים המשמשים בסינון EMI צריכים להיות בעלי יכולתав כיבוי רעשים בתדר גבוה, סלילי מצב משותף חייבים להשתיק רעשים בטווח המגההרץ, ובמקביל לאמץ עיצוב עם דליפת שדה מגנטי נמוכה כדי להפחית הפרעות במעגלים רגישים.
מערכת הכוח הזרם הישר כוללת שני תרחישים: הראשון הוא מערכת HVDC (זרם ישר בoltage גבוה), עם מתח טיפוסי של 240V בהקשר המקומי הנוכחי. השני הוא אספקת זרם ישר מבוזרת (כגון אספקה ישירה של 48V). לכוח מתח גבוה יש צורך בסלילים בעלי מאפיינים בתדר גבוה, עם תדירויות מתחלפות שמגיעות לרמה של MHz, תוך שימוש בליבות מגנטיות בניגוד נמוך כדי לתמוך המרה יעילה של DC-DC. על הסלילים לענות על דרישות של בידוד מתח גבוה, כדי להימנע מסיכון של פירוק מתח גבוה. על הסלילים להיות מסוגלים לשאת זרמים גבוהים ולשמור על עליית טמפרטורה נמוכה בתנאי עבודה של זרם גבוה מתמשך. באותו זמן, על הסלילים לעמוד בדרישה לנעילה פרזיטית נמוכה, כדי לצמצם בעיות תהודה בתדר גבוה. עבור אספקת זרם ישר מבוזרת, נדרש מהסלילים גודל קטן, צפיפות הספק גבוהה והתנגדות DCR נמוכה כדי לצמצם את האיבודים הכוללים.
סלילים במערכות UPS משמשים בעיקר לסינון פלט של הממיר ולניהול מעגלי טעינה/פריקה של סוללות. לסינון פלט הממיר נדרשים סלילים בעלי עיצוב קומפקטי עם צפיפות הספק גבוהה, המסוגלים להתמודד עם זרמים מעל 100A במרחב מוגבל, תוך עמידה בדרישות של עיוות הרמוני נמוך. ניתן למטב את אפקט הסינון באמצעות שימוש ליבות פריט עם תכנוני כריכה רב-שכביים. סלילים המשמשים במקורותי הזנה של UPS חייבים גם לעמוד בזרמי דפק ולהפגין מאפיינים של עמידות בהצטברות במהלך טעינה/פריקה רגעית של הסוללה, ולכן נדרשים סלילים קומפקטיים עם זרם היגב גבוה למערכות UPS.
מערכות כוח מודולריות ומבוזרות דורשות סליליות כדי לעמוד בדרישות עיצוב תקניות וقابلות להחלפה חמה, עם פרמטרים של סלילים עמידים מאוד, מסוגלות להתאים את עצמן לפיזור חום במרחבים אטומים, וטווח טמפרטורת עבודה המוארך מ-40°C- עד 125°C+. בנוסף לסלילים וסלילים אינטגרליים בעלי זרם גבוה מסורתיים, שימוש בטכנולוגיה TLVR יכול לשפר את היכולת של הסלילים להגיב לשינויים מהירים.
ארכיטקטורת הספק של מרכזי נתונים ומאפיינים טכנולוגיים (מבוסס על נתונים מקוונים)
3- מגמות ביקוש לסלילי השראה בספק מרכזי נתונים
עם המגמה לעוצמת מחשוב גבוהה יותר, צפיפות הספק גבוהה יותר, תדירויות גבוהות יותר ואינטגרציה גדולה יותר בציוד מרכזי נתונים, סלילים מציגים את מגמות ההתפתחות הבאות:
① צפיפות כוח גבוהה. הכוח ההולך וגדל של חומרת מחשוב במרכזי נתונים של בינה מלאכותית יוצר דרישה מוגברת על סלילים. הסלילים חייבים להיות מסוגלים להכיל יותר כוח בתוך השטח המוגבל של ציוד אספקת החשמל של השרת, כמו גם להציע עמידות משופרת בטמפרטורות גבוהות.
② תדירות גבוהה ואיבוד נמוך. מרכזי הנתונים משתמשים ביתר תלושה בהתקני מוליכים למחצה בעלי פער פס רחב כמו GaN ו-SiC. נדרש מהסלילים לתמוך בהתקנים בתדר גבוה אלו, תוך 줘ת איבדי ליבה ושיפור יעילות המרה של המערכת.
③ שדרוג ממדים ואינטגרציה. במרכזי נתונים של בינה מלאכותית, שרתים וכרטיסי מאיץ בינה מלאכותית משדרגים ביתר תלושה יחידות מחשוב רבות יותר בשטח מוגבל, מה שמייצר צורך בשדרוג רכיבים, כולל סלילים. זה מחייב גם הקטנת גודל וגם הגדלת צפיפות הכוח.
④ אמינות גבוהה. מערכות כוח של מרכזי נתונים פועלות ללא הרף, ותקלות חשמל או periods של אי פעילות אינן מתקבלות על הדעת. בנוסף לאמצאות תהליכי עיצוב מרובים ומקורות כוח גיבוי, מהימנותם ויציבות הטמפרטורה של הרכיבים היא גבוהה ביותר, והסלילים הנבחרים חייבים להיות בעלי מהימנות גבוהה.
4-Codaca סלילים עוזרים לשפר את יעילות אספקת החשמל במרכזי נתונים
בתור ספק מוביל בתעשייה בתחום טכנולוגיית רכיבי מגנט, Codaca מתמחה בהתאמת פתרונות סלילים. סלילים שפותחו באופן עצמאי על ידי Codaca משמשים בצורה נרחבת בשרתים של בינה מלאכותית, אספקת חשמל במרכזי נתונים, וציוד תקשורת.
כדי לעמוד בדרישות הביצועים הגבוהות של רכיבים אלקטרוניים בספקי כוח של מרכזי נתונים, פיתחה Codaca באופן עצמאי מגוון קווי מוצר, הכוללים סליל מטען גבוה, סלילי זרם גבוה, סלילים מודלים משולבים עם אובדן נמוך וקלים במיוחד, סלילי הספק לרכיבי שטח המתאימים להרכבה בצפיפות גבוהה, סלילי הספק בעלי השראות נמוכה, וכן סלילים לתדר גבוה וזרם גבוה. סלילי Codaca מציעים זרם רוויה של עד 350A, יעילות המרה של אנרגיה של עד 98%, וטמפרטורת עבודה של עד 165°C. המוצרים מאושרים לפי תקן AEC-Q200 ומתאימים לשימוש בסביבות פעולה קשות ומורכבות.
בהתבסס על יכולות עיצוב סלילים מקצועיות ויכולות ייצור واختبار מוצרים חזקות, Codaca מספקת טווח רחב של סלילים עם איבודים נמוכים, יעילות גבוהה ואמינות גבוהה לספקי כוח של שרתים, ספקים לאספקת חשמל (UPS) ועוד, ועוזרת לשפר את היעילות הכוללת של ספקים מרכזי נתונים.
דגמי מוליכי השראה מומלצים למערכות כוח של מרכזי נתונים הם כדלקמן:
מוליכי השראה של Codaca בזרם גבוה כמו CPEX /CPEA /CSBA /CSBX /CSCF /CSCM /CSCE , המאופיינים בזרם סחף גבוה, התנגדות DC נמוכה, טווח תדרים רחב ליישומים וטווח טמפרטורות עבודה רחב, עומדים בדרישות של מערכות כוח של מרכזי נתונים לזרם עבודה גבוה, איבודים נמוכים בתדר גבוה וצפיפות הספק גבוהה.
אינדוקטורי כוח מיוצרים כמו CSAB /CSAG /CSHB /CSEB , עם מבנה שילוב מלא בשזירה, ביצועי עיכוב EMI חזקים, התנגדות DC נמוכה, זרם גבוה ואיבוד ליבה נמוך, עומדים בדרישות של מערכות כוח של מרכזי נתונים לגודל קטן של מוליך השראה, זרם גבוה וביצועי עיכוב EMI.
מוליכי השראה לה ráp שטחי כמו SPRH /CSU ס /CRHSM /SPQ /SPD /SPBL , בעלי מבנה שיזור מגנטי, ביצועי עיכוב EMI חזקים, גודל קטן והמהירים להתקנה צפופה.
מוליכי השראה בעלי השראות נמוכה, סדרת CSHN נועדו לאספקת חשמל ל-GPU. סליל CSHN, שפותח באופן עצמאי על ידי Codaca במיוחד עבור מקורותי חשמל של שרתים, מציג מבנה משורין במלואו, עמידות חזקה בפני הפרעות אלקטרומגנטיות (EMI) ויכולת מעולה בהטיה ישרה (DC bias). סדרת הסלילים שלנו בתדר גבוה וש cườngון גבוה עוצמת זרם נוצרה במיוחד ליישומי אספקת חשמל בעלי זרם גבוה, ומציעה אחסון אנרגיה גבוה, התנגדות ישרה מאוד נמוכה (Ultra-low DC resistance) וגודל קומפקטי, מה שהופך אותה למתאימה במיוחד ל-VRM ולمنظمי הורדה רב-פאזיים.
יתרה מכך, סלילי Codaca משמשים בצורה רחבה במ przełączים, נתבים, מערכות אחסון ומערכות ניטור במרכזי נתונים, כולל סלילי זרם גבוה, סלילים אינטגרליים, סלילים נגד טרנספורמציה / להרכבה שטחית ועוד, שניתן להתאים אישית באופן גמיש לפי דרישות הלקוח. לפרטים נוספים, יש ליצור קשר עם отдел המכירות של Codaca או לבקר באתר האינטרנט של Codaca.
EN