Infineon与NVIDIA合作为AI 数据中心设计供电系统

Infineon Technologies AG 与 NVIDIA 合作，正在开发基于新架构的下一代电源系统，该架构具有 800 V 集中发电和高压直流 （HVDC） 功能，用于 AI 数据中心内的配电。

新的系统架构显著增强了整个 AI 数据中心的节能配电，支持直接在服务器主板内的 AI 芯片 （GPU） 上进行电源转换。英飞凌正在利用其在从电网到核心的功率转换方面的专业知识，基于硅 （Si）、碳化硅 （SiC） 和氮化镓 （GaN） 等所有相关半导体材料，推动全面 HVDC 架构的路线图。

由于 AI 数据中心已经使用超过 100,000 个单独的 GPU，因此对更高效供电的需求变得越来越重要。据估计，到本十年末，AI 数据中心将需要每个 IT 机架 1 兆瓦或更高的功率输出。因此，HVDC 架构与高密度多相系统相结合，将为行业树立新标准，推动高质量组件和配电系统的发展。

“英飞凌正在推动人工智能的创新，”英飞凌电源和传感器系统部总裁 Adam White 说。英飞凌在从电网到核心的 AI 驱动方面的应用和系统专业知识，与 NVIDIA 在加速计算方面的世界领先专业知识相结合，为 AI 数据中心的电源架构新标准铺平了道路，以实现更快、更高效和可扩展的 AI 基础设施。

“新的 800V HVDC 系统架构可在整个数据中心提供高可靠性、高能效的配电，”NVIDIA 系统工程副总裁 Gabriele Görra 说。“通过这种创新方法，NVIDIA 可以优化我们先进 AI 基础设施的能耗，这支持我们对可持续发展的承诺，同时还提供下一代 AI 工作负载所需的性能和可扩展性。”

目前，AI 数据中心的电力供应是分散的。这意味着 AI 芯片由大量的电源单元供电。未来的系统架构将是集中式的，从而最大限度地利用服务器机架中的约束空间。这将增加尖端功率半导体解决方案的重要性，这些解决方案使用最少的功率转换级，并允许升级到更高的配电电压。

HVDC 架构的主要优势

目前，AI 数据中心的配电涉及多次电压转换，随着 AI 的计算需求导致功率需求增加，这会导致效率低下和复杂性增加。NVIDIA 800 V HVDC 架构使用工业级整流器在数据中心周边将高压交流电网电力直接转换为 800 V HVDC。这消除了大多数中间转换步骤，以及许多 AC/DC 和 DC/DC 转换过程中的相关能量损失。

HVDC 架构还显著减少了电源链中所需的带风扇的电源单元数量，从而提高了系统可靠性、降低了散热、减少了组件数量并提高了能源效率。由于冷却是 AI 数据中心能源预算的重要组成部分，因此减少散热会对设备和能源成本产生重大影响。由于电源装置故障的减少，维护成本也可以降低高达 70%。

在配电中使用 800 V 母线槽而不是交流电，可以通过相同尺寸的导体传输 85% 的功率，因为更高的电压降低了电流需求并降低了电阻损耗。电流较低时，较细的导体可以处理相同的负载。这减少了 45% 的铜需求，并消除了交流电特定的低效率，包括集肤效应和无功功率损失。