Construyendo sobre el pasado
Retrocedamos un paso y veamos cómo podría evolucionar la arquitectura de distribución existente para afrontar el desafío de la IA. Tradicionalmente, se suministra CA a cada rack y luego se rectifica a aproximadamente 50 V CC que se distribuye a los estantes, donde hay un riel adicional no regulado con una salida típica de 12,5 V o 6,25 V a 50 V.en La señal se genera a nivel de tarjeta. Esta, a su vez, alimenta los módulos reguladores de voltaje (VRM) muy cerca de los procesadores. Esta configuración mantiene las rutas de corriente más altas en el nivel sub-1 V del procesador lo más cortas posible, minimizando la caída de voltaje y las pérdidas de interconexión, a la vez que permite una buena respuesta a cargas transitorias. Las baterías de respaldo se pueden conectar fácilmente al bus de 50 V. Para cargas de trabajo con un ciclo de trabajo de carga máxima relativamente bajo, los convertidores de bus se pueden especificar con una potencia continua o térmica menor, con una potencia máxima limitada en el tiempo.
Entonces, ¿qué opciones tiene un diseñador de sistemas para adaptar la configuración a las cargas de IA? La elección del bus a nivel de tarjeta es crucial. Con una entrada de 54 V, un convertidor fijo 4:1 genera un bus nominal de 13,5 V, mientras que un convertidor 8:1 genera 6,75 V. La opción 8:1 transporta más corriente en el bus intermedio, lo que aumenta las pérdidas por conducción, pero su menor voltaje de salida puede reducir las pérdidas por conmutación en el VRM posterior. Por lo tanto, la eficiencia general del sistema depende del punto de operación y de las características de ambas etapas de conversión.
Un VRM que opera con una entrada nominal de 12 V generalmente presenta mayores pérdidas de conmutación que uno que opera con una tensión de entrada menor, aunque la menor corriente de entrada puede reducir las pérdidas por conducción en ciertas partes del circuito de alimentación. Por lo tanto, calcular la eficiencia de conversión para cargas AI altas y continuas requiere un análisis más detallado de las hojas de datos del convertidor, considerando las cargas reales y la variación de la tensión del bus. Otro aspecto a considerar es la capacitancia del bus para soportar cargas transitorias. Para la misma energía almacenada y excursión de tensión proporcional, un bus de 13,5 V requiere aproximadamente una cuarta parte de la capacitancia necesaria a 6,75 V, aunque la reducción en el volumen físico del condensador dependerá de la tensión nominal, la ESR y los requisitos de corriente de rizado.
Con cambios de carga a ciclos de trabajo variables, las consideraciones térmicas cobran gran importancia. Los convertidores de bus y los VRM tienen potencias nominales continuas y transitorias que dependen de la disipación de calor aplicada, la temperatura ambiente y la amplitud, duración y ciclo de trabajo de los transitorios de carga. Si una carga máxima se repite demasiado rápido, el convertidor no necesariamente tiene tiempo para volver al equilibrio térmico entre transitorios. Por lo tanto, comienza cada transitorio sucesivo a una temperatura interna más alta, lo que podría provocar un apagado por sobrecalentamiento. Sin embargo, en los servidores de IA, normalmente se utiliza refrigeración líquida para los procesadores, y también puede estar disponible para refrigerar de forma eficiente los VRM y los convertidores de bus.
Encontrar la compatibilidad adecuada dentro de la familia BMR Flex
Si bien la tendencia es hacia convertidores de bus no aislados y no regulados por su alta eficiencia y pequeño tamaño, también existen versiones aisladas reguladas: el de orificio pasante. BMR491, Ofrece hasta 1,54 kW de forma continua y 2,45 kW a plena carga. El modelo incorpora un sistema de regulación híbrida de la relación de potencia (VRM) en el que la salida sigue la relación de la tensión de entrada por debajo de un umbral definido y se regula por encima de este. Esto mantiene la salida dentro de un rango más estrecho, lo que permite que el regulador de tensión de regulación (VRM) funcione con la máxima eficiencia.
Conexión a arquitecturas de clase V 800
La transición a la distribución de CC de 800 V no hará que los IBC con entrada de 50 V queden obsoletos de inmediato. Una solución provisional consiste en reducir la tensión de alimentación a 50 V en el rack o cerca de él, donde los IBC no regulados ya existentes generan las líneas de bus intermedias necesarias para los VRM posteriores. A largo plazo, los convertidores de mayor relación podrían generar 12,5 V, o incluso 6,25 V directamente desde el bus de 800 V, eliminando la etapa de 50 V. Flex tiene previsto presentar el BMR720 a finales de este año para aplicaciones de IBC de CC de alta tensión (HVDC).
En cuanto a las opciones de conversión de energía a las que ya se enfrentan los ingenieros hoy en día, Diseñador de energía Flex Este software de simulación proporciona a los ingenieros de potencia una visión rápida del rendimiento probable de los diferentes módulos dentro de un sistema. Permite el desarrollo y la evaluación ágiles de distintas configuraciones de distribución de energía para lograr un sistema optimizado y una coexistencia duradera, armoniosa y eficiente del hardware de procesamiento de energía y datos.
En resumen, seleccionar la arquitectura IBC adecuada para centros de datos de IA ya no se limita a la densidad de potencia máxima. Requiere una visión integral del comportamiento de la carga de trabajo, la tensión del bus, la respuesta transitoria, el diseño térmico, la eficiencia en todos los puntos de operación y la futura migración hacia una distribución de mayor tensión. Al combinar plataformas de convertidores de bus de 48/54 V de eficacia probada con soluciones HVDC emergentes y herramientas de simulación, estas ventajas y desventajas pueden evaluarse con antelación, lo que facilita el desarrollo de arquitecturas de potencia preparadas para las demandas dinámicas y sostenidas de la infraestructura de IA de próxima generación.
