EN
Hızlı Bağlantılar
Yapay zekâ ve büyük veri teknolojilerinin hızlı gelişimiyle birlikte, yapay zekâ sunucuları bulut bilişim, derin öğrenme, otonom sürüş ve akıllı robotlar gibi alanlarda kritik görevleri yerine getiren işlem yoğun cihazlar haline gelmiştir. Yapay zekâ sunucularının performansı ve kararlılığı büyük ölçüde güç sistemlerinin tasarımına bağlıdır. İşlem gücü talepleri sürekli artarken, geleneksel güç mimarileri etkili ve kararlı bir güç sağlama ihtiyacı karşılamakta giderek zorlanmaktadır. Bu durum, 48V dağıtılmış güç kaynağı, çok fazlı buck dönüşüm ve dijital kontrol gibi gelişmiş güç mimarilerinin ana akım çözümler olarak ortaya çıkmasına neden olmaktadır.
1- Yapay Zekâ Sunucularının Ana Güç Mimarileri
1.1 Merkezileştirilmiş Güç Mimarisi
Geleneksel merkezi güç kaynakları, AC gücü 12V DC'ye dönüştürmek için tek bir güç kaynağı ünitesi (PSU) kullanır ve bu güç daha sonra anakart üzerinden çeşitli yüklere dağıtılır. Olgun bir tasarımı vardır, düşük maliyetlidir ve merkezi olarak yönetilmesi kolaydır. Ancak yapay zeka sunucularının işlem gücü arttıkça dezavantajları ortaya çıkar: uzun 12V iletim yolu iletim kayıplarında (I²R) önemli bir artışa neden olur; voltaj regülasyon bant genişliği sınırlıdır ve dinamik tepki hızını etkiler; CPU/GPU'nun nanosaniye düzeyindeki ani yük değişimlerine uyum sağlamak zordur; sistem yedekliliği kötüdür ve tek bir güç modülünün arızalanması tüm sistemin çökmesine yol açabilir, dolayısıyla güvenilirlik eksiktir.
1.2 Dağıtılmış Güç Mimarisi (DPA)
Dağıtılmış güç mimarisi, büyük AI sunucular için tercih edilen hale gelmiştir. Bu mimarinin temeli, 48V ara yol gücü kaynağının kullanılmasıdır. Güç Kaynak Üniteleri (PSU'lar), iletim yolundaki enerji kayıplarını önemli ölçüde azaltmak amacıyla yüksek iletim voltajı ve düşük iletim akımı özelliklerinden yararlanarak 48V DC çıkış sağlar. CPU ve GPU gibi çekirdek yüklerin yakınına, 48V'u doğrudan gerekli düşük seviye gerilimlere (örneğin 0.8V-1.8V) dönüştüren Yük Merkezli Dönüştürücüler (POL) yerleştirilerek yerelleştirilmiş ve hassas bir güç dağıtımı sağlanır. Bu durum, geçici yanıt hızını ve gerilim regülasyonu doğruluğunu büyük ölçüde artırır.
48V Dağıtılmış Güç Mimarisi (Görsel kaynağı: İnternet)
1.3 Çok fazlı buck dönüştürme mimarisi
POL'de çok yüksek güçlü yükleri (örneğin CPU/GPU'lar) beslemek için özel bir uygulama çözümüdür. Bir işlemciye güç sağlamak üzere paralel olarak çalışan birden fazla senkron buck devresini sırayla çalıştırarak, avantajları şunları içerir: akım bölünmesinden sonra her fazdaki akım stresini ve termal kayıpları azaltmak; çok fazlı enterleaving işlemiyle çıkış akımı dalgalanmasını etkili bir şekilde düzeltmek ve bypass kondansatörlere olan bağımlılığı azaltmak; ayrıca işlemcinin güç tüketimine göre faz sayısını dinamik olarak açıp kapayarak düşük yük verimliliğini optimize etmek.
1.4 Dijital güç kontrol mimarisi
Analog devrelerin bir kısmının dijital sinyal işlemcileri (DSP'ler) veya mikrodenetleyiciler (MCU'lar) ile değiştirilmesiyle, akıllı güç yönetimi sağlanır. Bu yaklaşım yalnızca dinamik tepkiyi ve enerji verimliliğini optimize etmek için daha karmaşık ve esnek kontrol algoritmalarını mümkün kılmakla kalmaz, aynı zamanda yazılım aracılığıyla gerçek zamanlı izleme, parametre ayarlamaları, arıza tahmini ve uzaktan yönetim (örneğin PMBus/I2C protokollerine dayalı olarak) gibi işlevleri de destekler. İleri düzey tasarımlar genellikle zekâ ile hız arasında denge kurmak amacıyla dijital yönetim + analog hızlı tepki şeklinde hibrit bir mod kullanır.
1.5 Modüler Güç Kaynağı
Veri merkezi düzeyindeki AI sunucularında yaygın olarak kullanılır. Standartlaştırılmış güç modülleri (örneğin CRPS) sıcak tak-çıkartma, N+1 yedeklilik ve çevrimiçi bakım desteğini sağlayarak iş operasyonlarının son derece yüksek oranda erişilebilir olmasını garanti eder. Akıllı fonksiyonları, yük durumuna göre etkin modül sayısını dinamik olarak ayarlamasına olanak tanıyarak düşük yükte verimsiz çalışmayı önler ve veri merkezlerinin genel enerji verimliliğini önemli ölçüde artırır.
aI Sunucu Güç Besleme Mimarisi Evriminin Endüktörlere Yol Açtığı Zorluklar
AI sunucu güç mimarisindeki yenilikler, endüktörlere karşı daha katı performans gereksinimleri getirmiş ve endüktör teknolojisinin güç tasarımı gelişmeleriyle birlikte ilerlemesini sağlamıştır. Endüktör ürünleri aşağıdaki talepleri karşılamalıdır.
① Düşük DC Direnci: Yüksek performanslı AI sunucularının mevcut talepleri önemli ölçüde artmış olup, indüktörlerin yüksek akım taşıma kapasitesine ve üstün termal yönetim performansına sahip olmasını gerektirmektedir. İndüktörler büyük akımlar taşıdığında ısı üretirler. Isının yetersiz bir şekilde dağıtılması, indüktör malzemesinin performans kaybına hatta arızaya neden olabilir ve güç kaynağı kararlılığını etkileyebilir. Bu nedenle, düşük doğru akım direnci (DCR) tasarımı, enerji kaybını ve sıcaklık artışını etkili bir şekilde azaltarak indüktörün yüksek akım uygulamalarında üstün güvenilirlik göstermesini sağlayan kritik bir parametre haline gelmiştir.
② Yüksek Frekans, Düşük Kayıp: Modern AI sunucu güç kaynakları, sistemin kayıplarının önemli bir kısmını oluşturan indüktör transformatörlerle birlikte %97 veya hatta %99'luk verimlilik seviyeleri gerektirir. Güç dönüştürme frekansları artmaya devam ettikçe, indüktörler yüksek frekans performansı ile yüksek verimliliği dengelemeli ve girdap akımı ile histerezis kayıplarını en aza indirmelidir. Yüksek frekanslı akımların getirdiği artan kayıplar, geniş bir frekans aralığı ve yüksek verimlilik gereksinimlerini karşılamak için indüktör malzemelerinin ve yapılarının sürekli olarak optimize edilmesini gerektirir.
③ Küçültme ve İnce Tasarım: Yapay zeka sunucularının sınırlı dahili alanı, performansı korurken indüktör boyutunun daha da küçültülmesini gerektirir. Minyatürleştirme ve ince profilli tasarım, indüktör geliştirmede geleceğin trendleridir. Yüksek yoğunluklu manyetik çekirdek malzemeleri ve gelişmiş kalıplama tekniklerinin kullanımıyla, indüktörler daha küçük hale getirilebilirken aynı zamanda ağırlık azaltılabilir, bu da yüksek yoğunluklu montajı kolaylaştırır ve değerli PCB alanından etkili bir şekilde tasarruf sağlar. Ayrıca, bu tasarımlar karmaşık ortamlarda performans düşüşünü önlemek için mekanik dayanım ve termal performans arasında denge kurmalıdır.
④ Yüksek Güvenilirlik: AI sunucuları genellikle geniş sıcaklık aralıklarında ve uzun süreli sürekli yük koşullarında çalışır. Bu nedenle indüktörlere iyi bir sıcaklık uyum yeteneği ve güvenilir kararlılık gereklidir; yüksek sıcaklıkların ve çevresel değişimlerin etkilerine karşı etkili bir şekilde direnebilmeli ve ekipmanın kesintisiz ve dengeli çalışmasını sağlamalıdır.
⑤ EMI Performansı: Manyetik kalkan yapısı, elektromanyetik girişimin sunucunun yakındaki bileşenlerine veya sinyal hatlarına verdiği zararı etkili bir şekilde bastırabilir ve zayıf sinyallerin sunucu tarafından hassas bir şekilde işlenmesini sağlar. Yüksek EMI performansına sahip indüktörler, elektromanyetik çevre kirliliğini azaltabilir ve sistemin genel girişim direncini artırabilir.
⑥ Düşük Gürültü Tasarımı: Sunucu gürültü kontrolüne yönelik artan taleplerle birlikte, indüktörlerin çınlama sesi de dikkat odaklarından biri haline gelmiştir. İndüktörün kendisinin titreşimi sonucu oluşan çınlama gürültüsü, veri merkezi ortamını ve kullanıcı deneyimini etkiler. Özellikle büyük ölçekli bulut veri merkezi sunucu odalarında düşük gürültülü tasarımın önemi hafife alınamaz. Kalıplanmış indüktör teknolojisi ve rezonans frekansı ayarı, çınlama gürültüsünü azaltmak için etkili çözümler sunar ve sunucu güç kaynaklarının çevreye uyum yeteneğini önemli ölçüde artırır.
Özetle, indüktörler yüksek akım, küçük boyut, yüksek frekans, güçlü anti-girişim, geniş sıcaklık adaptasyonu ve düşük gürültü gibi yapay zekâ sunucu güç sistemlerinde birden fazla zorlukla karşı karşıyadır. Yeni trendlerdeki katı uygulama gereksinimlerini karşılamak için malzeme innovasyonu, yapısal optimizasyon ve süreç güncellemeleri yoluyla sürekli ilerleme kaydetmek gereklidir.
3- Yapay Zekâ Sunucu Güç Kaynaklarında İndüktör Uygulaması ve Seçim Önerileri
Yapay zekâ sunucu güç kaynaklarındaki indüktörler filtreleme, choke, gerilim ve akım stabilizasyonu ile gürültüyü bastırma gibi birden fazla işlev görür. Yeni trendlerdeki yapay zekâ sunucularının yüksek performans ve yüksek güvenilirlik gereksinimleri doğrultusunda uygun indüktörün seçilmesi büyük önem taşır. Codaca yüksek güvenilirlikte endüktör çözümlerine odaklanmış ve süper yüksek akım güç endüktörleri, kompakt yüksek akım güç endüktörleri ve basılı düşük endüktanslı yüksek akım endüktörleri dahil olmak üzere çeşitli kategorilerde yapay zekâ sunucuları ve ilgili akıllı cihazlar için çok sayıda yüksek performanslı endüktör ürünü piyasaya sürmüştür.
Onların arasında kompakt yüksek akımlı güç indüktörü CSBA serisi codaca'nın kendi geliştirdiği manyetik toz manyetik çekirdek malzemesini kullanır ve son derece düşük çekirdek kaybına, mükemmel yumuşak doyum akımı özelliklerine ve yüksek frekanslı düşük kayıplı özelliklere sahiptir. İnce tasarımı montaj alanından tasarruf sağlar ve yoğun montaj gereksinimleri için uygundur. Çalışma sıcaklık aralığı -55℃ ile +170℃ arasındadır ve yüksek sıcaklıkta çalışma ortamlarına uyum sağlayabilir. CSBA serisi endüktörler, yüksek frekanslı düşük kayıplı, yüksek güç yoğunluğuna ve geniş sıcaklık aralığına sahip GaN güç kaynakları için endüktörlere yönelik performans gereksinimlerini karşılar ve DC-DC dönüştürücüler ile anahtarlamalı regülatörler gibi temel modüllerde yaygın olarak kullanılır.
The cSHN serisi şekillendirilmiş indüktörler , yapay zeka uygulamaları için özel olarak tasarlanan, ultra düşük cızırtılı gürültüye sahip şekillendirilmiş bir yapıya sahiptir. Bu ürünler, ultra düşük endüktans, son derece düşük doğru akım direnci, mükemmel yumuşak doyma karakteristikleri ve yüksek akım taşıma kapasitesine sahiptir. Ürünler, yapay zeka yongaları ve güç modülleri için küçültme ve yüksek yoğunluklu paketleme taleplerini karşılamak üzere ince bir tasarıma sahiptir. Çalışma sıcaklık aralığı -40℃ ile +125℃ arasındadır ve akıllı hesaplama cihazlarının katı gereksinimlerini karşılar.
Bileşen seçerken mühendisler, yapay zeka sunucusunun yük karakteristiklerini, akımı, boyutu, çalışma frekansını ve soğutma koşullarını göz önünde bulundurarak en uygun indüktör modelini seçmelidir. Örneğin, sınırlı alana sahip kompakt sunucu kasalarında CSBA serisi kompakt yüksek akım gücü indüktörleri ideal bir seçim olacaktır. Yapay zeka uygulamalarının düşük endüktans, yüksek akım ve küçük boyut gerektiren ihtiyaçlarını karşılamak için AI şekillendirilmiş indüktör CSHN serisi seçilebilir. Yüksek performanslı endüktör ürünlerinin doğru şekilde eşleştirilmesi, AI sunucularının güç dönüşüm verimliliğini ve sistem kararlılığını maksimize edebilir.