Blog
El futuro de los centros de datos exige refrigeración avanzada
Los efectos de la IA y el "big data" están a nuestro alrededor, desde el humilde asistente doméstico con una capacidad casi asombrosa para emular el pensamiento humano y regresar con información instantánea, hasta el control de grandes fábricas a través de Computación de borde y la nubeEl increíble rendimiento se debe a algoritmos de software de autoaprendizaje rápido y chips en servidores que ahora tienen miles de millones de transistores. Sin embargo, estas CPU, GPU, FPGA y ASIC no pueden ser físicamente más grandes debido al aumento en la demanda de procesamiento de datos: deben ser compactos para mantener la velocidad y los administradores de centros de datos necesitan colocar cada vez más servidores blade en un rack para lograr la mejor utilización del espacio y el hardware.
El consumo de corriente aumenta con el rendimiento de los datos
Las leyes de la física deben prevalecer y el consumo de energía de estos circuitos integrados también ha aumentado significativamente, incluso si el rendimiento por vatio ha aumentado, de modo que se consumen cientos de amperios de forma continua con picos de más de mil junto con altas tasas de variación de corriente. Los diseñadores han reducido los voltajes de los rieles de alimentación para minimizar la disipación adicional resultante, pero esto complica el diseño de la red de distribución de energía (PDN). Como resultado, los esquemas comunes son realizar la conversión de energía en pasos con "convertidores de bus intermedio" (IBC) seguidos de convertidores de "punto de carga" (PoL) o módulos reguladores de voltaje (VRM) para minimizar las pérdidas. El PoL/VRM se coloca lo más cerca posible de la carga final en el mismo plano lateral, pero a las corrientes más altas, la distancia de conexión cuando se ubica junto a la carga aún produce caídas de voltaje a lo largo de las pistas, tanto por resistencia como por inductancia inherente, lo que compromete el rendimiento.
Una solución es colocar el PoL/VRM directamente debajo del chip para lograr la conexión más cercana posible, y este es un enfoque posible gracias a los últimos productos personalizados y las capacidades de diseño de los módulos de potencia Flex. Los convertidores CC/CC, denominados módulos de "entrega de potencia vertical", tienen pines personalizados para coincidir directamente con el pinout del procesador con hasta 2400 bolas de soldadura y son de perfil bajo para permitir el montaje en la parte inferior. La colocación de la etapa de conversión directamente debajo de la carga minimiza la distancia que deben recorrer las corrientes altas, lo que reduce significativamente las resistencias y pérdidas de PDN, lo que ayuda tanto a la eficiencia del sistema como a la respuesta transitoria de la carga.
Este ejemplo reciente de un dispositivo personalizado desarrollado para un cliente clave tiene una capacidad nominal de 670 A continuos/1300 A pico y funciona en un rango de entrada de 5-7,5 V con una salida programable de 0,6-0,9 V y una clasificación de eficiencia de 86%. Se necesita un conjunto de controlador externo, que también fue desarrollado por Flex Power Modules, que puede manejar dieciséis fases paralelas e incluye funciones de monitoreo y alarma. Físicamente, este ejemplo tiene 22 x 43 x 6 mm e incluye 800 bolas de soldadura para sus conexiones BGA. El calor generado se elimina mediante una placa fría, generalmente enfriada por líquido, en el "lado superior" del módulo donde los semiconductores de potencia están montados con superficies coplanares.
