データセンターおよびAIデータセンターソリューション

グリッドからコアまで、グリーンデータセンター向けのインフィニオンソリューションにより、TCOを削減し、効率と電力密度を高め、信頼性と稼働時間を確保

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概要

AIデータセンター全体のための電源ソリューション - グリッドからコアまで

加速するAIコンピューティング需要に対応するため、次世代プロセッサはGPUあたり2〜4 kWの電力を必要とし、ラック電力は2030年までに1 MW以上に達すると予測されています。GPUクラスタ密度の増加に伴い、効率性、熱性能、電力供給密度を向上させつつ、高い信頼性を確保する新たな電力アーキテクチャ設計が求められます。

今日のAIラックは、単相電源装置を使用して50 Vのバスを生成し、それをコンピュートトレイに分配します。また、最大250 kWのラック電力をサポートします。IBCと高密度DC-DCステージは1 V未満のGPUコア電力を供給するため、電流が数千アンペアに達するにつれ、最適化された変換が不可欠になります。GPUソケット下への垂直方向の電力供給は、高密度化と性能要件を満たすうえでますます重要になっています。

次世代の500 kWを超えるラックは、3相電源装置を使用して ±400 Vまたは800 Vをコンピュート/ITラックに供給するHVDCサイドカー設計に移行します。高電圧IBCは、下流のコンバーター向けに50 Vまたは12 Vを生成します。システム出力が1 MWを超えると、設備は固体変圧器を介した800 Vの高圧直流送電 (HVDC) に移行します。

すべてのアーキテクチャには、堅牢なバックアップ電源、エネルギー貯蔵、ホットスワップ保護、電子ヒューズソリューション、およびソリッドステート回路ブレーカーが必要です。

インフィニオンは、Si、SiC、GaNスイッチ、およびゲートドライバ、パワーステージ、センサー、コントローラー、MCUなどのICを用いて、グリッドからコアまでAIデータセンターに電力を供給します。

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単相および3相サーバー用電源ユニット (PSU)

インフィニオンのSi、GaN、SiCベースのソリューションは、単相および3相トポロジーにおいて、電源ユニットの各段階で高効率、高電力密度、およびシステムコストのメリットを実現するハイブリッド電源ユニットソリューションを可能にします。一般的に、PFC段においては、単相電源装置にはSiCおよびSiデバイスが最適であり、3相電源装置にはSiCおよびGaNが最適である。DC-DC LLC段には、一般的にSiCまたはGaNが最適である。

当社のパワースイッチ製品群は、ゲートドライバ、デジタルアイソレータ、補助電源、MCUと組み合わせることで、幅広いトポロジーにおいて、最大12 kWの単相電源装置と20 kW以上の3相電源装置を実現します。当社のデバイスは、次世代AIサーバーラックの電力需要の増大に対応し、ラックあたり100kWから約1MW以上へと移行するニーズを満たします。これらのデバイスは、最大98%という優れたベンチマーク効率を達成し、同時に厳しいホールドアップ時間要件を満たしています。インフィニオンは、あらゆる技術分野にわたる独自のソリューションと専門知識、そして機械設計を容易にし、電源ユニットの熱管理と100 W/in3を超える電力密度を実現するための上面冷却を可能にする包括的なパッケージを提供しています。

PSUの開発作業と市場投入までの時間を短縮するために、さまざまなリファレンス デザインを利用できます。

3 kW～12kWの電源ユニットソリューション
サーバー用電源ユニットについて詳しくはこちらをご覧ください。
サーバー用バッテリー バックアップ ユニット (BBU)

現代のデータセンターのタスクは長さと複雑さが増しているため、中断のない運用を保護することは重要なタスクです。

BBUは、停電やグリッド障害が発生した場合に信頼性の高い電源を提供し、AIワークロードの継続的な運用を確保するうえで重要です。インフィニオンのバッテリー バックアップ ユニット ソリューションは、高度なコンバーター アーキテクチャを活用して、サイズを最小限に抑え、出力電力の能力と効率を最大化します。これらはパーシャル パワーコンセプトに基づいており、バッテリー構成に応じてカスタマイズできるため、効率的で信頼性が高く、スケーラブルな電力変換が可能になり、これらの重要な施設の中断のない運用が保証されます。部分電力方式は、従来の技術では不可能な、4倍高い電力密度と12kW以上の出力範囲を実現します。

4 kW～12kWのBBUソリューション
バッテリー バックアップ ユニットについて詳しくはこちらをご覧ください
50 V (MVDC) および ±400 Vまたは800 V (HVDC) 中間バスコンバーター

中間バスコンバーター (IBC) は、高電圧のサーバー電源の出力を、AIアクセラレーター向けに扱いやすい低電圧に変換します。アクセラレーターカード上の限られたスペースと高い電力需要のため、卓越した電力密度、効率、およびピーク電力能力が求められます。平均電力のほぼ2倍に達するピーク値を含む、広範囲にわたる負荷変動が、IBC設計における急速なイノベーションを促進している。

当社の製品ポートフォリオは、幅広いIBCトポロジーと変換比 (安定化DC-DCコンバーターと非安定化DC-DCコンバーターの両方) をサポートしており、主要なAIカードプラットフォーム上の48 V IBCソリューションに統合することに成功しています。また、高電圧および中電圧のCoolGaN™ スイッチ、EiceDRIVER™ ゲートドライバIC、PSOC™ マイクロコントローラーを活用した高電圧IBCリファレンスデザインも提供しています。IBCの高い変換効率とOptiMOS™ 高密度デュアルフェーズおよびクワッドフェーズ (4相) 電源モジュールの組み合わせは、AIデータセンターにおける高密度垂直方向の電力供給 (VPD) と総所有コスト (TCO) の削減を実現する重要な要素です。

中間バスコンバーター (IBC) について詳しくはこちらをご覧ください。
低電圧DC-DCプロセッサ電源

IBCからの電気の流れをコアで使用される非常に低い電圧に変換するには、専用のコンポーネントとシステムが必要です。これらの機能は、従来のデータセンターだけでなく、AIサーバー アプリケーションで使用されるデータセンターにも必要です。インフィニオンは、CPU、FPGA、トップオブラック スイッチSoC、AIアクセラレーターカード/GPU、スマートネットワーク インターフェース カード (Smart NIC) 向けのソリューションを提供しています。当社の製品には、デュアルフェーズ (2相) およびクワッドフェーズ (4相) 電源モジュール、デジタル パワーコントローラー、統合パワーステージ、アナログおよびデジタル統合ポイントオブロード (PoL) などのパワーおよび制御ソリューションが含まれます。最新世代のAIサーバーの厳しい要件を満たすために、これらのソリューションはクラス最高の効率、電力密度、および熱性能を保証します。

さらに、AI GPU (グラフィック プロセッサ ユニット) プラットフォームの電力需要とエネルギーコストの増加により、インフィニオンは第3世代のDC-DC電源モジュールであるTDM2454xx OptiMOS™クワッドフェーズ (4相) 電源モジュール280 Aを発表し、真の垂直方向の電力供給 (VPD) を実現し、コンパクトな10x9x5mmパッケージでクラス最高の2.0 A/mm2の電力密度を提供します。

パワー出力保護

インフィニオンのデジタル ホットスワップ コントローラーは、ハイアベイラビリティ システムの突入電流やフォルト状態から保護するために不可欠なデジタルSOA制御など、幅広い保護および監視機能を提供します。これらのデバイスはAIサーバー用に最適化されており、システムをシャットダウンすることなくサーバーブレードを安全に挿入および取り外しできるため、ダウンタイムを最小限に抑え、AIワークロードの継続的な運用を維持できます。電流および電圧ADCやテレメトリ用のPMBusなどの高精度AFEにより、一般的なサーバーラックシステムにおける電力とエネルギー使用量の正確な監視とレポート作成が可能になります。これにより、OEM/オペレーターは各ラックを個別にリモートで監視して、より効率的なシステム運用を実現できるため、エネルギーを節約し、システムのダウンタイムを最小限に抑えることができます。インフィニオンのXDP™デジタルコントローラーは、低RDS (on) と強力なSOA機能を備えたOptiMOS™ LinearFETとともに、スケーラブルで堅牢な保護を提供します。

インフィニオンのポートフォリオはまもなく拡大し、インフィニオンのMOSFETと電流センサーおよび温度センサーを1つのパッケージに統合して設計時間とBOMコストを削減するeFuseが含まれる予定です。これにより、設計が簡素化され、フットプリントが小さくなります。

電源経路保護について詳しくはこちらをご覧ください。

AIデータセンター全体のための電源ソリューション - グリッドからコアまで

加速するAIコンピューティング需要に対応するため、次世代プロセッサはGPUあたり2〜4 kWの電力を必要とし、ラック電力は2030年までに1 MW以上に達すると予測されています。GPUクラスタ密度の増加に伴い、効率性、熱性能、電力供給密度を向上させつつ、高い信頼性を確保する新たな電力アーキテクチャ設計が求められます。

今日のAIラックは、単相電源装置を使用して50 Vのバスを生成し、それをコンピュートトレイに分配します。また、最大250 kWのラック電力をサポートします。IBCと高密度DC-DCステージは1 V未満のGPUコア電力を供給するため、電流が数千アンペアに達するにつれ、最適化された変換が不可欠になります。GPUソケット下への垂直方向の電力供給は、高密度化と性能要件を満たすうえでますます重要になっています。

次世代の500 kWを超えるラックは、3相電源装置を使用して ±400 Vまたは800 Vをコンピュート/ITラックに供給するHVDCサイドカー設計に移行します。高電圧IBCは、下流のコンバーター向けに50 Vまたは12 Vを生成します。システム出力が1 MWを超えると、設備は固体変圧器を介した800 Vの高圧直流送電 (HVDC) に移行します。

すべてのアーキテクチャには、堅牢なバックアップ電源、エネルギー貯蔵、ホットスワップ保護、電子ヒューズソリューション、およびソリッドステート回路ブレーカーが必要です。

インフィニオンは、Si、SiC、GaNスイッチ、およびゲートドライバ、パワーステージ、センサー、コントローラー、MCUなどのICを用いて、グリッドからコアまでAIデータセンターに電力を供給します。

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単相および3相サーバー用電源ユニット (PSU)

インフィニオンのSi、GaN、SiCベースのソリューションは、単相および3相トポロジーにおいて、電源ユニットの各段階で高効率、高電力密度、およびシステムコストのメリットを実現するハイブリッド電源ユニットソリューションを可能にします。一般的に、PFC段においては、単相電源装置にはSiCおよびSiデバイスが最適であり、3相電源装置にはSiCおよびGaNが最適である。DC-DC LLC段には、一般的にSiCまたはGaNが最適である。

当社のパワースイッチ製品群は、ゲートドライバ、デジタルアイソレータ、補助電源、MCUと組み合わせることで、幅広いトポロジーにおいて、最大12 kWの単相電源装置と20 kW以上の3相電源装置を実現します。当社のデバイスは、次世代AIサーバーラックの電力需要の増大に対応し、ラックあたり100kWから約1MW以上へと移行するニーズを満たします。これらのデバイスは、最大98%という優れたベンチマーク効率を達成し、同時に厳しいホールドアップ時間要件を満たしています。インフィニオンは、あらゆる技術分野にわたる独自のソリューションと専門知識、そして機械設計を容易にし、電源ユニットの熱管理と100 W/in3を超える電力密度を実現するための上面冷却を可能にする包括的なパッケージを提供しています。

PSUの開発作業と市場投入までの時間を短縮するために、さまざまなリファレンス デザインを利用できます。

3 kW～12kWの電源ユニットソリューション
サーバー用電源ユニットについて詳しくはこちらをご覧ください。

サーバー用バッテリー バックアップ ユニット (BBU)

現代のデータセンターのタスクは長さと複雑さが増しているため、中断のない運用を保護することは重要なタスクです。

BBUは、停電やグリッド障害が発生した場合に信頼性の高い電源を提供し、AIワークロードの継続的な運用を確保するうえで重要です。インフィニオンのバッテリー バックアップ ユニット ソリューションは、高度なコンバーター アーキテクチャを活用して、サイズを最小限に抑え、出力電力の能力と効率を最大化します。これらはパーシャル パワーコンセプトに基づいており、バッテリー構成に応じてカスタマイズできるため、効率的で信頼性が高く、スケーラブルな電力変換が可能になり、これらの重要な施設の中断のない運用が保証されます。部分電力方式は、従来の技術では不可能な、4倍高い電力密度と12kW以上の出力範囲を実現します。

4 kW～12kWのBBUソリューション
バッテリー バックアップ ユニットについて詳しくはこちらをご覧ください

50 V (MVDC) および ±400 Vまたは800 V (HVDC) 中間バスコンバーター

中間バスコンバーター (IBC) は、高電圧のサーバー電源の出力を、AIアクセラレーター向けに扱いやすい低電圧に変換します。アクセラレーターカード上の限られたスペースと高い電力需要のため、卓越した電力密度、効率、およびピーク電力能力が求められます。平均電力のほぼ2倍に達するピーク値を含む、広範囲にわたる負荷変動が、IBC設計における急速なイノベーションを促進している。

当社の製品ポートフォリオは、幅広いIBCトポロジーと変換比 (安定化DC-DCコンバーターと非安定化DC-DCコンバーターの両方) をサポートしており、主要なAIカードプラットフォーム上の48 V IBCソリューションに統合することに成功しています。また、高電圧および中電圧のCoolGaN™ スイッチ、EiceDRIVER™ ゲートドライバIC、PSOC™ マイクロコントローラーを活用した高電圧IBCリファレンスデザインも提供しています。IBCの高い変換効率とOptiMOS™ 高密度デュアルフェーズおよびクワッドフェーズ (4相) 電源モジュールの組み合わせは、AIデータセンターにおける高密度垂直方向の電力供給 (VPD) と総所有コスト (TCO) の削減を実現する重要な要素です。

中間バスコンバーター (IBC) について詳しくはこちらをご覧ください。

低電圧DC-DCプロセッサ電源

IBCからの電気の流れをコアで使用される非常に低い電圧に変換するには、専用のコンポーネントとシステムが必要です。これらの機能は、従来のデータセンターだけでなく、AIサーバー アプリケーションで使用されるデータセンターにも必要です。インフィニオンは、CPU、FPGA、トップオブラック スイッチSoC、AIアクセラレーターカード/GPU、スマートネットワーク インターフェース カード (Smart NIC) 向けのソリューションを提供しています。当社の製品には、デュアルフェーズ (2相) およびクワッドフェーズ (4相) 電源モジュール、デジタル パワーコントローラー、統合パワーステージ、アナログおよびデジタル統合ポイントオブロード (PoL) などのパワーおよび制御ソリューションが含まれます。最新世代のAIサーバーの厳しい要件を満たすために、これらのソリューションはクラス最高の効率、電力密度、および熱性能を保証します。

さらに、AI GPU (グラフィック プロセッサ ユニット) プラットフォームの電力需要とエネルギーコストの増加により、インフィニオンは第3世代のDC-DC電源モジュールであるTDM2454xx OptiMOS™クワッドフェーズ (4相) 電源モジュール280 Aを発表し、真の垂直方向の電力供給 (VPD) を実現し、コンパクトな10x9x5mmパッケージでクラス最高の2.0 A/mm2の電力密度を提供します。

パワー出力保護

インフィニオンのデジタル ホットスワップ コントローラーは、ハイアベイラビリティ システムの突入電流やフォルト状態から保護するために不可欠なデジタルSOA制御など、幅広い保護および監視機能を提供します。これらのデバイスはAIサーバー用に最適化されており、システムをシャットダウンすることなくサーバーブレードを安全に挿入および取り外しできるため、ダウンタイムを最小限に抑え、AIワークロードの継続的な運用を維持できます。電流および電圧ADCやテレメトリ用のPMBusなどの高精度AFEにより、一般的なサーバーラックシステムにおける電力とエネルギー使用量の正確な監視とレポート作成が可能になります。これにより、OEM/オペレーターは各ラックを個別にリモートで監視して、より効率的なシステム運用を実現できるため、エネルギーを節約し、システムのダウンタイムを最小限に抑えることができます。インフィニオンのXDP™デジタルコントローラーは、低RDS (on) と強力なSOA機能を備えたOptiMOS™ LinearFETとともに、スケーラブルで堅牢な保護を提供します。

インフィニオンのポートフォリオはまもなく拡大し、インフィニオンのMOSFETと電流センサーおよび温度センサーを1つのパッケージに統合して設計時間とBOMコストを削減するeFuseが含まれる予定です。これにより、設計が簡素化され、フットプリントが小さくなります。

電源経路保護について詳しくはこちらをご覧ください。

ブロック図

ドキュメント

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