サーバーラック電源管理

PSU、IBC、VRMに対応する高効率かつスケーラブルな次世代AIラック向け電源ソリューション

概要

AI時代のサーバーラック電源供給

AIワークロードの急増とGPU消費電力の指数的な増大により、従来のサーバーラック構成は物理的・電気的・熱的限界に直面しています。現在のAIデータセンターでは、従来の数十kW/ラックから100kW超へ、さらに将来的には600kW〜1MWへと大きな設計転換が進んでいます。設計エンジニアは、増大するGPU消費電力、PSU・IBC・VRMにおける高い熱効率と電力密度、小型化するシステム、高電圧・低電流化、配電損失の大幅削減といった課題に対応する必要があります。インフィニオンの包括的なサーバーラック電源ポートフォリオは、Si、SiC、GaNパワースイッチおよびゲートドライバ、パワーステージ、補助電源、電流センサ、デジタルコントローラ、マイクロコントローラなどのICを提供し、PSUやAC-DC変換からIBC、VRMまで、ラック内のすべての主要電源段をカバーします。

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サーバー電源ユニット（PSU）

AIサーバーラックが数百kWからメガワット級へと移行する中、PSUアーキテクチャは抜本的な再設計が必要となります。次世代ラックでは、約400V ACから800V DCへの高電圧直流（HVDC）変換を採用します。これにより、PSUスイッチの定格電圧は650Vから1.2kVへ拡張され、B6やVienna PFCなどの高度な三相トポロジーが可能となり、高負荷AIワークロード下でも高効率を実現します。フォームファクタ制約下では冷却が重要課題となり、サイドカー配置によってラックスペースの有効活用と冷却性能向上が図れます。インフィニオンはSi、GaN、SiCによる包括的な電源技術でこれらの課題に対応しています。

システム・アプリケーションボード・ロードマップ
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バッテリーバックアップユニット（BBU）

バッテリーバックアップユニット（BBU）は、PSUや商用電源が停止した際に即座に電力を供給するセーフティネットです。48Vシステムで90〜240秒のバックアップ時間を確保するため、高効率かつスケーラブルなアーキテクチャが求められます。インフィニオンのBBUソリューションは特許技術を活用し、従来方式より高い電力密度と効率を実現します。40Vおよび80V MOSFETベースの設計により、高効率、低BOMコスト、広範な電力レベルへの拡張性を提供します。

リファレンスデザイン・ロードマップ
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中間バスコンバータ（IBC）および保護（ホットスワップ／eヒューズ）

中間バスコンバータ（IBC）は、中電圧および低電圧変換段において高電力密度、優れた熱性能、高効率を提供する必要があります。インフィニオンはCoolSiC™、CoolGaN™、ゲートドライバ、デジタルコントローラ、マイクロコントローラ、電流センサ、モジュール型パワーステージの幅広いポートフォリオにより、次世代AIラック向けに信頼性と拡張性に優れたIBC設計を実現します。さらに、保護デバイスにより安全で制御された電源立ち上げを可能にし、高密度AIサーバー環境の安定動作を確保します。

中間バスコンバータ（IBC）の詳細はこちら

GPU、CPU、TPU、LPUおよびASIC向けプロセッサ電源

XPUおよびASIC向け電源ソリューションは、現代のAIサーバーにおいて不可欠です。高性能プロセッサは、厳しい計算負荷下でも安定して動作するため、低電圧・大電流かつ高精度な電源供給を必要とします。IBCの出力は電圧レギュレータモジュール（VRM）によって変換され、高度な電圧制御、高速な過渡応答、高い電流密度が求められます。同時に、高電力密度による発熱に対処するため、電源設計には高効率VRM、最適化されたパワーステージ統合、先進的な熱設計が必要です。

電圧レギュレータモジュール・ロードマップ

AI時代のサーバーラック電源供給

AIワークロードの急増とGPU消費電力の指数的な増大により、従来のサーバーラック構成は物理的・電気的・熱的限界に直面しています。現在のAIデータセンターでは、従来の数十kW/ラックから100kW超へ、さらに将来的には600kW〜1MWへと大きな設計転換が進んでいます。設計エンジニアは、増大するGPU消費電力、PSU・IBC・VRMにおける高い熱効率と電力密度、小型化するシステム、高電圧・低電流化、配電損失の大幅削減といった課題に対応する必要があります。インフィニオンの包括的なサーバーラック電源ポートフォリオは、Si、SiC、GaNパワースイッチおよびゲートドライバ、パワーステージ、補助電源、電流センサ、デジタルコントローラ、マイクロコントローラなどのICを提供し、PSUやAC-DC変換からIBC、VRMまで、ラック内のすべての主要電源段をカバーします。

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サーバー電源ユニット（PSU）

AIサーバーラックが数百kWからメガワット級へと移行する中、PSUアーキテクチャは抜本的な再設計が必要となります。次世代ラックでは、約400V ACから800V DCへの高電圧直流（HVDC）変換を採用します。これにより、PSUスイッチの定格電圧は650Vから1.2kVへ拡張され、B6やVienna PFCなどの高度な三相トポロジーが可能となり、高負荷AIワークロード下でも高効率を実現します。フォームファクタ制約下では冷却が重要課題となり、サイドカー配置によってラックスペースの有効活用と冷却性能向上が図れます。インフィニオンはSi、GaN、SiCによる包括的な電源技術でこれらの課題に対応しています。

システム・アプリケーションボード・ロードマップ
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バッテリーバックアップユニット（BBU）

バッテリーバックアップユニット（BBU）は、PSUや商用電源が停止した際に即座に電力を供給するセーフティネットです。48Vシステムで90〜240秒のバックアップ時間を確保するため、高効率かつスケーラブルなアーキテクチャが求められます。インフィニオンのBBUソリューションは特許技術を活用し、従来方式より高い電力密度と効率を実現します。40Vおよび80V MOSFETベースの設計により、高効率、低BOMコスト、広範な電力レベルへの拡張性を提供します。

リファレンスデザイン・ロードマップ
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中間バスコンバータ（IBC）および保護（ホットスワップ／eヒューズ）

中間バスコンバータ（IBC）は、中電圧および低電圧変換段において高電力密度、優れた熱性能、高効率を提供する必要があります。インフィニオンはCoolSiC™、CoolGaN™、ゲートドライバ、デジタルコントローラ、マイクロコントローラ、電流センサ、モジュール型パワーステージの幅広いポートフォリオにより、次世代AIラック向けに信頼性と拡張性に優れたIBC設計を実現します。さらに、保護デバイスにより安全で制御された電源立ち上げを可能にし、高密度AIサーバー環境の安定動作を確保します。

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GPU、CPU、TPU、LPUおよびASIC向けプロセッサ電源

XPUおよびASIC向け電源ソリューションは、現代のAIサーバーにおいて不可欠です。高性能プロセッサは、厳しい計算負荷下でも安定して動作するため、低電圧・大電流かつ高精度な電源供給を必要とします。IBCの出力は電圧レギュレータモジュール（VRM）によって変換され、高度な電圧制御、高速な過渡応答、高い電流密度が求められます。同時に、高電力密度による発熱に対処するため、電源設計には高効率VRM、最適化されたパワーステージ統合、先進的な熱設計が必要です。

電圧レギュレータモジュール・ロードマップ

ブロック図