データセンター DC は 800V パワーシフトを採用

先週の Nvidia GTC カンファレンスで新たに強調表示された チップ AI を強化するアーキテクチャ。しかし、チップがより高速かつ強力になるにつれて、データセンターの残りの部分は インフラストラクチャー キャッチアップをしています。電力供給コミュニティはこれに応えています: からのお知らせ デルタ、 バーティブ、 そして イートン AI時代の新しいデザインを披露しました。複雑で非効率な AC から DC への電力変換は、少なくともハイパースケールでは DC 構成に徐々に置き換えられています。 データセンター。

「AC の流通は依然として深く根付いていますが、 パワーエレクトロニクス AI インフラストラクチャの需要の高まりにより、DC アーキテクチャへの関心が加速しています」と氏は言います。 クリス・トンプソン、先端技術およびグローバル担当副社長 マイクログリッド Vertivで。

AC から DC への変換の課題

現在、ほぼすべてのデータセンターは AC 商用電源を中心に設計されています。電気経路には、電力が計算負荷に到達する前に複数の変換が含まれます。通常、電力は中電圧 AC (1kV ～ 35kV) としてデータ センターに入力され、変圧器を使用して低電圧 AC (480V または 415V) に降圧され、バッテリー貯蔵用の無停電電源装置 (UPS) 内で DC に変換され、再び AC に変換され、サーバーで低電圧 DC (通常は 54 V DC) に再変換され、実際に必要な DC 電力を供給します。

「二重変換プロセスにより、出力 AC がクリーンで安定しており、データセンター サーバーに適していることが保証されます。」と述べています。 ルイス・フェルナンド・ウエット・デ・バセラール、 Eaton のエンジニアリングおよびテクノロジー担当副社長。

この設定は、従来のデータセンターが必要とする電力量に対して十分に機能しました。従来のデータセンターの計算ラックは、それぞれ 10 kW 程度の電力を消費します。 AI の場合、それは 1 MW に近づき始めています。その規模では、AC から DC への変換におけるエネルギー損失、電流レベル、および銅線要件を正当化することがますます困難になります。すべての変換である程度の電力損失が発生します。さらに、供給する必要がある電力量が増加するにつれて、コンバータのサイズが大きくなり、銅バスバーのコネクタ要件も維持できなくなります。 によると エヌビディア ブログ、1MWラック 200 kg もの銅バスバーが必要になる場合があります。 1 GW のデータセンターの場合、銅は 200,000 kg に達する可能性があります。

高電圧 DC 電源の利点

データセンター周辺で 13.8 kV AC グリッド電力を 800 VDC に直接変換することで、ほとんどの中間変換ステップが排除されます。これにより、ファンと電源ユニットの数が減り、システムの信頼性が向上し、放熱が低減され、パフォーマンスが向上します。 エネルギー効率、設備の設置面積も小さくなります。

「各電力変換は、 電力網 または電源と内部のシリコンチップ サーバー エネルギー損失が発生します」とフェルナンドは言います。

配電で AC 415 V から DC 800 V に切り替えると、同じ導体サイズで 85% 多くの電力を伝送できるようになります。これは、電圧が高くなると電流需要が減少し、抵抗損失が減少し、電力伝送がより効率的になるためです。より細い導体は同じ負荷を処理できるため、GW 規模の施設では銅の必要量が 45% 削減され、効率が 5% 向上し、総所有コストが 30% 削減されます。

「高電圧 DC アーキテクチャでは、グリッドからの電力は中電圧 AC から約 800 V DC に変換され、DC バスで施設全体に配電されます」と Vertiv のトンプソン氏は述べています。 「ラックでは、コンパクトな DC-DC コンバータが電圧を降圧します。 GPU そしてCPU。」

あ 報告 テクノロジーアドバイザリーグループより オムディア より高電圧の DC データセンターがすでに登場していると主張しています。 中国。アメリカ大陸では、 マウント・ディアブロ・イニシアチブ （間のコラボレーション メタ、 マイクロソフト、そして コンピューティング プロジェクトを開く) は、400 V DC ラック配電実験です。

少数のベンダーが先手を打とうとしている。 Vertiv の 800 V DC エコシステムと統合 NVIDIA Vera Rubin Ultra Kyber プラットフォーム イートン社もまた、DC 配電システムの中心となる中電圧ソリッドステート変圧器 (SST) のおかげで、800 V DC システムの革新をかなり進めています。一方、デルタ航空は、合計 480 kW の内蔵バッテリ バックアップ ユニットを備えた 800 V DC 直列 660 kW パワー ラックをリリースしました。そして、 ソーラーエッジ は、ネイティブ DC UPS および DC 配電層と組み合わせられる 99% 効率の SST の開発に熱心に取り組んでいます。

しかし、業界の多くははるかに遅れています。 パトリック・ヒューズ、戦略、技術、業界担当上級副社長 全国電気製造者協会は、ほとんどのイノベーションは 400 V DC レベルで起こっているが、一部は 800 V DC を準備していると述べています。同氏は、業界には、パワー エレクトロニクス、保護、コネクタ、センシング、サービスセーフ コンポーネントなど、個別ではなく一緒に拡張できる、完全に調整されたエコシステムが必要であると考えています。そのためには、DC 固有の装置の製造能力の再編成、半導体および材料の供給の拡大、バリューチェーン全体にわたる大規模な設備投資を正当化する明確な長期需要約束が必要となります。

「多くの企業は慎重なアプローチをとっており、より明確な基準、安全フレームワーク、顧客のコミットメントを待ちながら、限定的または適応されたソリューションを提供しています」とヒューズ氏は述べています。 「 サプライチェーン サプライヤーが自信を持って機器を設計、認証、製造、設置できるよう、基準と安全フレームワークを安定化することが重要です。」