EN
Liên kết nhanh
Sự phát triển nhanh chóng của trí tuệ nhân tạo (AI) đang thúc đẩy sự tăng trưởng theo cấp số nhân của thị trường máy chủ AI. Theo báo cáo của IDC và Đánh giá Phát triển Năng lực Tính toán AI Trung Quốc năm 2025 của Inspur Information, thị trường máy chủ AI toàn cầu đạt 125,1 tỷ USD vào năm 2024 và dự báo sẽ tăng lên 158,7 tỷ USD vào năm 2025.
1. Yêu cầu chính đối với cuộn cảm trong máy chủ AI
Máy chủ AI đòi hỏi cao hơn đáng kể về hiệu suất, mật độ công suất và hiệu quả năng lượng so với máy chủ thông thường, ảnh hưởng trực tiếp đến thông số kỹ thuật của cuộn cảm.
Đầu tiên, các máy chủ AI sử dụng các GPU hiệu suất cao hoặc các bộ gia tốc AI chuyên dụng hoạt động trong điều kiện cường độ dòng điện cao, đòi hỏi các cuộn cảm phải có khả năng chịu dòng bão hòa cao. Nếu dòng bão hòa không đủ, có thể dẫn đến hiện tượng quá nhiệt, lỗi chức năng hoặc hư hỏng vĩnh viễn, làm tổn hại đến độ toàn vẹn của hệ thống.
Thứ hai, để tối đa hóa công suất trong không gian trung tâm dữ liệu có hạn, các máy chủ AI yêu cầu các cuộn cảm có kích thước nhỏ gọn và điện trở một chiều (DCR) thấp để giảm thiểu tổn thất nhiệt và nâng cao hiệu suất.
Thứ ba, hiệu suất chuyển đổi điện năng cao là yếu tố thiết yếu để giảm chi phí năng lượng vận hành. Do đó, các cuộn cảm phải thể hiện khả năng hoạt động vượt trội ở tần số cao nhằm phù hợp với các bộ chuyển đổi DC-DC tần số cao hiện đại.
Cuối cùng, trong quá trình vận hành liên tục dưới tải cao, tính ổn định nhiệt và độ tin cậy lâu dài là những yêu cầu bắt buộc đối với các cuộn cảm được sử dụng trong môi trường máy chủ AI.
2. Ứng dụng vai trò của Cuộn cảm trong các Máy chủ AI
Cuộn cảm là một phần thiết yếu trong nhiều mô-đun cốt lõi bên trong các máy chủ AI, thực hiện các chức năng quan trọng bao gồm lưu trữ năng lượng, lọc điện, triệt tiêu nhiễu và điều chỉnh điện áp.
2.1 Quản lý nguồn điện (Bộ chuyển đổi DC-DC, Mạch VR)
Các thành phần quan trọng như GPU, CPU và bộ gia tốc AI đòi hỏi nguồn điện phải cực kỳ ổn định và hiệu quả. Các bộ chuyển đổi DC-DC hiệu suất cao sử dụng cuộn cảm để duy trì độ ổn định điện áp.
Trong các bộ chuyển đổi buck, giá trị điện cảm thông thường nằm trong khoảng 0,1–0,68 μH, hoạt động ở dòng điện khoảng 60A, với dòng điện bão hòa từ 60–120A, và có kích thước nhỏ hơn 12mm. Các thành phần này giúp làm phẳng các dao động điện áp và đảm bảo hoạt động ổn định cho máy chủ.
2.2 Lọc tín hiệu và Triệt tiêu nhiễu
Các cuộn chặn chế độ chung, hạt ferit và cuộn cảm vi sai triệt tiêu nhiễu tần số cao trong quá trình chuyển đổi AC-DC và trên các đường tín hiệu, cải thiện độ toàn vẹn của tín hiệu và hiệu suất EMI.
3. Các yếu tố quan trọng khi lựa chọn cuộn cảm
Việc lựa chọn cuộn cảm phù hợp là yếu tố quan trọng để đạt được hiệu suất tối ưu, khả năng chịu nhiệt và độ tin cậy trong thiết kế nguồn cho máy chủ AI.
3.1 Giá trị độ tự cảm
Xác định khả năng lưu trữ năng lượng và khả năng giảm dòng điện gợn. Độ tự cảm thấp (thường dưới 1μH) thường được sử dụng trong các bộ chuyển đổi POL (Point-of-Load) có dòng điện cao và tần số cao.
3.2 Dòng điện bão hòa
Các cuộn cảm phải tránh hiện tượng bão hòa lõi khi dòng tải cao từ GPU/CPU. Các vật liệu có mật độ từ thông bão hòa cao và ổn định nhiệt (ví dụ: ferit hoặc bột hợp kim) là yếu tố thiết yếu.
3.3 Điện trở một chiều (DCR)
DCR thấp giúp giảm tổn hao dẫn, điều này rất quan trọng để vận hành tiết kiệm năng lượng. Các cuộn cảm đúc thường cung cấp sự cân bằng tốt nhất giữa DCR thấp và mật độ công suất cao.
3.4 Tần số hoạt động
Các bộ chuyển đổi DC-DC tần số cao đòi hỏi các cuộn cảm có tổn hao lõi thấp và kỹ thuật quấn dây tối ưu để duy trì hiệu suất trong điều kiện chuyển mạch nhanh.
4. Các loại cuộn cảm được khuyến nghị sử dụng cho máy chủ AI
4.1 Cuộn cảm công suất dòng cao
Được thiết kế để cung cấp điện năng cho CPU/GPU, các cuộn cảm này cung cấp dòng điện bão hòa cao, độ tăng nhiệt thấp và hiệu suất ổn định dưới tải cao liên tục.
4.2 Cuộn cảm đúc
Cấu trúc được bọc kín giúp giảm EMI và cải thiện độ tin cậy, mang lại mật độ công suất cao và khả năng triệt tiêu tiếng ồn xuất sắc.
4.3 Cuộn cảm TLVR
Bộ ổn định điện áp cuộn cảm chuyển tiếp cải thiện phản ứng quá độ, giảm điện dung đầu ra và tăng hiệu suất trong các ứng dụng điện áp thấp, dòng cao.
5. Giúp thế hệ máy chủ AI tiếp theo phát triển nhờ các linh kiện từ tính tiên tiến
Cuộn cảm đóng vai trò nền tảng trong việc đảm bảo tính toàn vẹn nguồn và chất lượng tín hiệu của máy chủ AI. Khi nhu cầu về mật độ công suất và hiệu suất ngày càng tăng, các linh kiện từ tính hiệu suất cao là yếu tố thiết yếu.
Là nhà cung cấp giải pháp từ tính hàng đầu, Codaca cung cấp nhiều dòng cuộn cảm được thiết kế riêng cho máy chủ AI, bao gồm:
◾ Dòng TCAB : cuộn chặn chế độ chung cho bộ nguồn AC-DC;
◾ CSBA /Dòng CSBX : cuộn cảm kích thước nhỏ, bão hòa cao, dòng điện cao;
◾ CSAB /CSEB /CSEC /CSHB /CSHN dòng: cuộn cảm đúc tổn hao thấp;
◾ CSFED dòng: cuộn cảm TLVR cho điều chỉnh điện áp phản ứng nhanh.
Bằng cách hiểu rõ các thông số chính của cuộn cảm và áp dụng các chiến lược phù hợp, các kỹ sư có thể cải thiện đáng kể hiệu năng và hiệu quả năng lượng của các hệ thống điều khiển bằng AI.