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クラスター密度の増加に伴い、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ソケット下の垂直電力供給は、電力密度と性能要件を満たす上で重要性が高まっています。

500 kW超の次世代ラックは、3相PSUで ±400 Vまたは800 Vを生成し、コンピュート/ITラックに配電するHVDCサイドカー設計へ移行します。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、eFuse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。一般にPFC段では、単相PSUにはSiCおよびSiデバイスが適しており、3相PSUにはSiCおよびGaNが適しています。DC-DC LLC段では、一般にSiCまたはGaNが適しています。

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単相PSUを最大12 kW、三相PSUを20 kW超まで実現します。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100 kWから約1 MW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、全技術にわたるソリューションと専門知識に加え、機械設計を容易にし、トップサイド冷却を可能にする包括的なパッケージを提供します。これにより、PSUの熱設計を支援し、100 W/in³超の電力密度を実現します。

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。

システムアプリケーション ボードのロードマップ
サーバー用電源ユニットの詳細
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期化かつ複雑化しているため、中断のない運用を確保することは重要な課題です。

BBUは、停電または系統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運用を確保する上で重要です。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。これらは部分電力方式に基づいており、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12 kW以上の出力範囲を実現します。

リファレンスデザイン ロードマップ
バッテリー バックアップ ユニットの詳細
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、高電圧サーバーPSU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倍に達するピークを含む幅広い負荷変動により、IBC設計の急速なイノベーションが促進されています。

当社のポートフォリオは、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含む幅広いIBCトポロジーと変換比をサポートし、主要AIカードプラットフォームの48 V IBCソリューションへの統合実績があります。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の高い変換比とOptiMOS™ 高密度デュアル/クワッドフェーズ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な垂直電力供給 (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) の詳細
低電圧DC-DCプロセッサ電源

IBCからプロセッサコアで使用される極低電圧へ電力を変換するには、専用のコンポーネントおよび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サーバー用途の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 (ToR) スイッチSoC、AIアクセラレータカード/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/クワッドフェーズ電源モジュール、デジタル電源コントローラー、統合パワーステージ、アナログ/デジタル統合Point-of-Load (PoL) などの電源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。

電圧レギュレータモジュール (VRM) ロードマップ
電源経路保護

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サーバー向けに最適化されており、システムを停止せずにサーバーブレードを安全に挿入/取り外しできるため、ダウンタイムを最小化し、AIワークロードの継続運用を維持します。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。

当社のポートフォリオは近くeFuse (電子ヒューズ) を追加する予定です。eFuseはインフィニオンMOSFETと電流/温度センサーを1パッケージに統合し、設計期間と部品表 (BOM) コストを削減します。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。

電源経路保護の詳細
保護および監視用 IC

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クラスター密度の増加に伴い、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ソケット下の垂直電力供給は、電力密度と性能要件を満たす上で重要性が高まっています。

500 kW超の次世代ラックは、3相PSUで ±400 Vまたは800 Vを生成し、コンピュート/ITラックに配電するHVDCサイドカー設計へ移行します。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、eFuse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。一般にPFC段では、単相PSUにはSiCおよびSiデバイスが適しており、3相PSUにはSiCおよびGaNが適しています。DC-DC LLC段では、一般にSiCまたはGaNが適しています。

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単相PSUを最大12 kW、三相PSUを20 kW超まで実現します。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100 kWから約1 MW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、全技術にわたるソリューションと専門知識に加え、機械設計を容易にし、トップサイド冷却を可能にする包括的なパッケージを提供します。これにより、PSUの熱設計を支援し、100 W/in³超の電力密度を実現します。

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。

システムアプリケーション ボードのロードマップ
サーバー用電源ユニットの詳細

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期化かつ複雑化しているため、中断のない運用を確保することは重要な課題です。

BBUは、停電または系統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運用を確保する上で重要です。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。これらは部分電力方式に基づいており、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12 kW以上の出力範囲を実現します。

リファレンスデザイン ロードマップ
バッテリー バックアップ ユニットの詳細

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、高電圧サーバーPSU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倍に達するピークを含む幅広い負荷変動により、IBC設計の急速なイノベーションが促進されています。

当社のポートフォリオは、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含む幅広いIBCトポロジーと変換比をサポートし、主要AIカードプラットフォームの48 V IBCソリューションへの統合実績があります。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の高い変換比とOptiMOS™ 高密度デュアル/クワッドフェーズ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な垂直電力供給 (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) の詳細

低電圧DC-DCプロセッサ電源

IBCからプロセッサコアで使用される極低電圧へ電力を変換するには、専用のコンポーネントおよび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サーバー用途の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 (ToR) スイッチSoC、AIアクセラレータカード/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/クワッドフェーズ電源モジュール、デジタル電源コントローラー、統合パワーステージ、アナログ/デジタル統合Point-of-Load (PoL) などの電源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。

電圧レギュレータモジュール (VRM) ロードマップ

電源経路保護

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サーバー向けに最適化されており、システムを停止せずにサーバーブレードを安全に挿入/取り外しできるため、ダウンタイムを最小化し、AIワークロードの継続運用を維持します。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。

当社のポートフォリオは近くeFuse (電子ヒューズ) を追加する予定です。eFuseはインフィニオンMOSFETと電流/温度センサーを1パッケージに統合し、設計期間と部品表 (BOM) コストを削減します。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。

電源経路保護の詳細
保護および監視用 IC

ブロックダイヤグラム

ドキュメント

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