{"id":25733,"date":"2025-05-16T13:06:00","date_gmt":"2025-05-16T18:06:00","guid":{"rendered":"https:\/\/flex.com\/?post_type=resource&p=25733"},"modified":"2026-03-19T14:59:16","modified_gmt":"2026-03-19T19:59:16","slug":"optimizing-the-power-pathway-from-grid-to-chip","status":"publish","type":"resource","link":"https:\/\/flex.com\/de\/resources\/optimizing-the-power-pathway-from-grid-to-chip","title":{"rendered":"Optimierung des Strompfads vom Netz zum Chip"},"content":{"rendered":"
<\/div>\n
\n\t
\n\t\t
\n\t\t\tFlex<\/a>\n\t\t\t<\/svg>\n\t\t\tRessourcen<\/a>\n\t\t\t<\/svg>\n\t\t\tOptimierung des Strompfads vom Netz zum Chip<\/a>\n\t\t<\/div>\n\t\t

Optimierung des Strompfads vom Netz zum Chip<\/h1>\n\t\t\t\t
<\/div>\n\t\t
\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\tVer\u00f6ffentlicht am
\n\t\t\t\t16. Mai 2025\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\tBlog<\/span>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\tStromversorgung f\u00fcr Rechenzentren<\/a>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\tLeistung<\/a>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\tLeistungsmodule<\/a>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n
\n\t
\n\t\t
\n\t\t\t\n\n

Anwendungen wie k\u00fcnstliche Intelligenz (KI) und maschinelles Lernen (ML) werden zunehmend in die Gesellschaft integriert, ma\u00dfgeblich erm\u00f6glicht durch das exponentielle Wachstum der Rechenleistung dank der neuesten Generation von Halbleitern und Rechenzentren. Der massive Ausbau energieintensiver, beschleunigter Rechenplattformen f\u00fchrt zu einem enormen Anstieg des Stromverbrauchs von Rechenzentren. Die Internationale Energieagentur prognostiziert, dass der Energiebedarf von Rechenzentren im Jahr 2026 1.000 TWh \u00fcbersteigen k\u00f6nnte \u2013 das entspricht dem gesamten Stromverbrauch von Kanada, Polen und Argentinien im Jahr 2023.<\/p>\n\n\n\n

Stromversorgung des Rechenzentrums<\/h2>\n\n\n\n

Betreiber ben\u00f6tigen Zugang zu mehr Stromquellen und die M\u00f6glichkeit, mehr Strom aus dem Netz \u00fcber die Anlage und die Racks bis hin zum Chip effizient zu verteilen. Gleichzeitig m\u00fcssen die Investitionskosten f\u00fcr Computerhardware, Netzteile, Stromverteilung und K\u00fchlsysteme sowie die Umweltbelastung und die Energiekosten minimiert werden. Rechenzentrumsbetreiber stehen unter Druck, ihre Investitionsrendite zu maximieren und sich durch Infrastrukturoptimierung Wettbewerbsvorteile zu sichern. Dies bedeutet, dass die elektrische und wirtschaftliche Effizienz der Stromumwandlung maximiert werden muss.<\/p>\n\n\n\n

Die Architekturen von Stromversorgungssystemen unterliegen zahlreichen Einschr\u00e4nkungen. Beispielsweise erfordert der Trend zu niedrigeren Spannungen und h\u00f6heren Str\u00f6men auf Chipebene, dass die letzte Wandlungsstufe sehr nah an der Last platziert wird. Dies minimiert Spannungsabf\u00e4lle und St\u00f6rungen durch Verbindungsinduktivit\u00e4ten und erm\u00f6glicht die Bew\u00e4ltigung der h\u00f6heren Anforderungen an die Lastwechselleistung moderner Prozessoren. Dadurch r\u00fcckt die Leistungselektronik in unmittelbare N\u00e4he der kW-Verlustleistung in den Prozessoren, was potenziell zu problematischer Querw\u00e4rme in dem ohnehin schon beengten Raum f\u00fchren kann.<\/p>\n\n\n\n

Die Spannungswandlung der Spannungsreglermodule an den Prozessoren muss stufenweise \u00fcber ein verteiltes Stromversorgungssystem erfolgen. Dieses System umfasst netzgekoppelte AC\/DC-Wandler, Notstromsysteme und einen oder mehrere Zwischenspeicher mit zugeh\u00f6rigen Stromrichtern, die mit Spannungen arbeiten, welche die Str\u00f6me auf einem handhabbaren Niveau halten. Dadurch werden die Dimensionierung der Verbindungen, die Kosten, die Leistungsverluste und die Spannungsabf\u00e4lle minimiert.<\/p>\n\n\n\n

K\u00fchlung und Isolierung<\/h2>\n\n\n\n

Zu den wichtigsten Design\u00fcberlegungen geh\u00f6rt die Integration der Stromrichter in die K\u00fchlinfrastruktur des Rechenzentrums sowie die Entscheidung, ob und wo eine galvanische Trennung im Stromrichterstrang angesichts potenzieller Erdschleifen und Sicherheitsrisiken vorgesehen werden soll. Der Platzbedarf der Stromrichter und -verteiler im Rechenzentrum ist ein wichtiger Faktor. Die Platzierung der Ger\u00e4te h\u00e4ngt ma\u00dfgeblich von ihrem K\u00fchlbedarf ab, der durch ihre elektrische Effizienz und Leistungsdichte bestimmt wird.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

Abbildung: Flex Grid-to-Chip-Angebot<\/em><\/p>\n\n\n\n

Die Stromverteilungstechnologien in Rechenzentren sind sehr vielf\u00e4ltig und reichen von Netztransformatoren und Schaltanlagen bis hin zu mechanischen Stromschienen und Hochfrequenz-DC\/DC-Wandlern, die im MHz-Bereich arbeiten. Daher sind die jeweiligen Vor- und Nachteile oft schwer zu bewerten und teilweise subjektiv.<\/p>\n\n\n\n

Ein Systemarchitekt k\u00f6nnte beispielsweise eine Stromverteilung mit 800 V bef\u00fcrworten.Gleichstrom<\/sub> statt 48VGleichstrom<\/sub> Um Str\u00f6me, Leistungsverluste und Spannungsabf\u00e4lle zu reduzieren und den Einsatz kleinerer, kosteng\u00fcnstigerer Stromschienen und Kabel zu erm\u00f6glichen, w\u00fcrden Sicherheitsingenieure jedoch einwenden, dass nun Konformit\u00e4tsanforderungen bei der h\u00f6heren Spannung gelten w\u00fcrden, die mit zus\u00e4tzlichen Kosten f\u00fcr Isolierung, Trennung und laufende Zertifizierung verbunden w\u00e4ren. Ingenieure und Techniker, die mit der h\u00f6heren Spannung arbeiten, m\u00fcssten \u00fcber entsprechende Qualifikationen verf\u00fcgen, um ihre eigene Sicherheit sowie die Sicherheit anderer Mitarbeiter und Nutzer des Rechenzentrums zu gew\u00e4hrleisten. Im Gegensatz dazu liegen die Busspannungen bei 48 V.Gleichstrom<\/sub> Sie werden durch eine Vielzahl bestehender Produkte unterst\u00fctzt, die mehrere Bezugsquellen und Kostenvorteile aufgrund von Skaleneffekten bieten. Zudem sind sie von Natur aus sicher, da sie unterhalb der Sicherheitskleinspannungsgrenzen liegen.<\/p>\n\n\n\n

Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Frage, ob die Zwischenkreisspannungen geregelt oder ungeregelt sein sollen. Moderne, isolierte, aber ungeregelte Schaltungen bieten zwar eine h\u00f6here Effizienz und Leistungsdichte, erfordern jedoch eine sorgf\u00e4ltige Auswahl der nachgeschalteten Wandler, um die Kompatibilit\u00e4t zu gew\u00e4hrleisten. Es gibt sogar Hybridregelungsoptionen, bei denen die Busspannung innerhalb vordefinierter Grenzen variieren darf und die aktive Regelung erst jenseits dieser Schwellenwerte eingreift. Dieser Ansatz bietet mehr Flexibilit\u00e4t f\u00fcr die nachgeschalteten Wandler bei gleichzeitig gleichbleibender Effizienz.<\/p>\n\n\n\n

Ein ganzheitlicher Ansatz<\/h2>\n\n\n\n

Die Ermittlung der optimalen L\u00f6sung f\u00fcr die Stromwandlung und -verteilung zwischen Stromnetz und Chip erfordert einen ganzheitlichen Ansatz. Selbst die herk\u00f6mmliche Strombaumstruktur ist m\u00f6glicherweise nicht mehr geeignet, da die Grenzen zwischen den Stromwandlungselementen zunehmend verschwimmen. So sind beispielsweise DC\/DC-Wandler heute elektrisch und thermisch eng mit Prozessoren integriert. Hierf\u00fcr werden vertikale Stromversorgungstechnologien eingesetzt, die auf die individuellen Pinbelegungen der jeweiligen Prozessoren zugeschnitten sind.<\/p>\n\n\n\n

\"Draufsicht<\/figure>\n\n\n\n

Abbildung: BMR316<\/em><\/p>\n\n\n\n

Werden Komponenten der Leistungswandlungskette von verschiedenen Herstellern bezogen, besteht ein erhebliches Risiko der Inkompatibilit\u00e4t. Da zudem jeder Anbieter seine eigene Technologie vermarktet, kann die Entwicklung einer ganzheitlichen L\u00f6sung eine Herausforderung darstellen. Ein Spezialist f\u00fcr Leistungswandlung, der die Verantwortung f\u00fcr die Optimierung von Kompatibilit\u00e4t, Kosten und Leistung \u00fcbernimmt, bietet hier Vorteile und kann Beratung sowie langfristige Unterst\u00fctzung leisten.<\/p>\n\n\n\n

Einige Anbieter bieten ein umfassendes Portfolio an Produkten f\u00fcr die Stromversorgung und K\u00fchlung von Rechenzentren, darunter DC\/DC-Regler und Buswandler, sowie L\u00f6sungen f\u00fcr die AC\/DC-Wandlung im Mittel- und Niederspannungsbereich, die Stromverteilung, kritische Notstromsysteme und die K\u00fchlung auf Rack- und Chipebene. Sie bieten auch kundenspezifische Designs an, einschlie\u00dflich vertikaler Stromversorgungskonfigurationen und Simulationstools zur Modellierung von Systemen vor der Implementierung. Umfassende \u00dcberwachung und Support gew\u00e4hrleisten zudem Leistung und Zuverl\u00e4ssigkeit.<\/p>\n\n\n\n

Da der enorme Bedarf an Rechenzentrumsleistung weiterhin ungebrochen ist, m\u00fcssen Rechenzentrumsbetreiber auf Unternehmen setzen, die \u00fcber die n\u00f6tige Erfahrung in den Bereichen Design, Produktentwicklung, Fertigung, Lieferkette, Systemintegration und offenes \u00d6kosystem verf\u00fcgen, um zusammenzuarbeiten und zu skalieren, Roadmaps zu unterst\u00fctzen und sicherzustellen, dass Rechenzentrumserweiterungen und -kapazit\u00e4ten zum ben\u00f6tigten Zeitpunkt verf\u00fcgbar sind.<\/p>\n\n\n

\n\t<\/div>\n\n\n

Wussten Sie?<\/h3>\n\n\n\n

Vertikale Stromversorgung im Fokus<\/h4>\n\n\n
\n\t<\/div>\n\n\n

Vertikale Kraft\u00fcbertragung<\/a> (VPD) tr\u00e4gt zur effizienten Energieverwaltung in Rechenzentren bei, indem es die Effizienz und Zuverl\u00e4ssigkeit steigert und Energieverluste deutlich reduziert.<\/p>\n\n\n\n

Herk\u00f6mmliche Methoden der seitlichen Stromversorgung f\u00fchren oft zu erheblichen Verlustleistungen auf der Leiterplatte, was die Energiekosten erh\u00f6ht und das W\u00e4rmemanagement erschwert.<\/p>\n\n\n\n

Im Gegensatz dazu verk\u00fcrzt VPD den Strom\u00fcbertragungsweg, indem Spannungsregler direkt unter Hochleistungsprozessoren platziert werden. Diese geringere N\u00e4he minimiert den Widerstand der Stromversorgungsebene, erh\u00f6ht die Stromdichte und reduziert die Leistungsverluste drastisch. VPD-Designs, die direkte Verbindungen von der Unterseite zu Prozessoren und ASIC-Stromversorgungsanschl\u00fcssen erm\u00f6glichen, optimieren Effizienz und Leistung zus\u00e4tzlich.<\/p>\n\n\n\n

Fl\u00fcssigkeitsk\u00fchlung setzt sich immer st\u00e4rker durch.<\/h4>\n\n\n\n

W\u00e4hrend beschleunigte Rechenplattformen einen erh\u00f6hten Energiebedarf in Rechenzentren mit sich gebracht haben, stellt die von ihnen erzeugte W\u00e4rme eine enorme Herausforderung f\u00fcr K\u00fchll\u00f6sungen dar.<\/p>\n\n\n\n

Die direkte Chipk\u00fchlung leitet die W\u00e4rme von Prozessoren an fl\u00fcssigkeitsgek\u00fchlte K\u00fchlplatten ab. In Rechenzentren kann dieses Verfahren die Zwangsluftk\u00fchlung hinsichtlich W\u00e4rmetransport und -abfuhr deutlich \u00fcbertreffen und das Platinendesign flexibler gestalten, da Prozessoren und K\u00fchlk\u00f6rper nicht mehr in der N\u00e4he von Luftausl\u00e4ssen platziert werden m\u00fcssen.<\/p>\n\n\n\n

JetCool<\/a>, ein Unternehmen aus Flex, nutzt ebenfalls die Mikrostrahltechnologie, die Hotspots pr\u00e4zise anvisiert, um die K\u00fchlleistung auf Chipebene zu verbessern.<\/p>\n\n\n\n

Kontinuierliche Stromversorgung gew\u00e4hrleisten<\/h4>\n\n\n\n

Eine zuverl\u00e4ssige und skalierbare Stromversorgung ist unerl\u00e4sslich, um Ausfallzeiten und Datenverluste in Rechenzentren zu vermeiden und deren hohe Effizienz und Sicherheit zu gew\u00e4hrleisten. Stromausf\u00e4lle, Lastungleichgewichte und eine ineffiziente Stromverteilung k\u00f6nnen erhebliche Folgen haben, von Serviceausf\u00e4llen \u00fcber \u00dcberhitzung bis hin zu Ger\u00e4teausf\u00e4llen. Vorgefertigte modulare Systeme, wie sie beispielsweise von [Name des Unternehmens\/der Firma] entwickelt wurden, bieten hierf\u00fcr eine L\u00f6sung. Anord Mardix<\/a>, ein Unternehmen der Flex-Gruppe, kann zeitaufw\u00e4ndige und kostspielige \u00c4nderungen an Rechenzentrumserweiterungspl\u00e4nen vermeiden. Sie integrieren wesentliche Komponenten wie Transformatoren, Schaltanlagen und unterbrechungsfreie Stromversorgungssysteme in eine kompakte, vorgetestete Baugruppe, die schnell installiert werden kann, um Ausfallzeiten zu minimieren.<\/p>\n\n\n

\n\t<\/div>\n\n\n

Mit freundlicher Genehmigung von Elektronik-Wochenbericht<\/a>.<\/p>\n\n\n

\n\t<\/div>\n\n\t\t<\/div>\n\t\t
\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\"Thermisches\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t\tThermisches Modell\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/a>\n\t\t\t\t\n\t\t\t\t\tThermisches Modell BMR316\t\t\t\t<\/a>\n\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\"Stromversorgung\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t\tBrosch\u00fcre\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/a>\n\t\t\t\t\n\t\t\t\t\tStromversorgung von Rechenzentren \u2013 vom Stromnetz bis zum Chip\t\t\t\t<\/a>\n\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t<\/div>\n<\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Die Skalierung von Rechenleistung, Stromversorgung und K\u00fchlung zur Erweiterung der Kapazit\u00e4t von Rechenzentren stellt eine Herausforderung dar.<\/p>","protected":false},"author":3,"featured_media":25734,"template":"","categories":[90,43,97],"tags":[135,254,252,258,253],"content-type":[13],"class_list":["post-25733","resource","type-resource","status-publish","has-post-thumbnail","hentry","category-data-center-power","category-power","category-power-modules","tag-bmr316","tag-bmr321","tag-bmr323","tag-bmr351","tag-bmr352","content-type-blog"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/flex.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/resource\/25733","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/flex.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/resource"}],"about":[{"href":"https:\/\/flex.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/resource"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/flex.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/3"}],"version-history":[{"count":4,"href":"https:\/\/flex.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/resource\/25733\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":40854,"href":"https:\/\/flex.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/resource\/25733\/revisions\/40854"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/flex.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/25734"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/flex.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=25733"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/flex.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=25733"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/flex.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=25733"},{"taxonomy":"content-type","embeddable":true,"href":"https:\/\/flex.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/content-type?post=25733"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}