【產業信息速遞】Nvidia 定義電力電子的未來

北京半導體行業...

07/18

（信息來源：Yole）乘着人工智能的熱潮，市值高達 4 萬億美元的英偉達似乎已經贏得了服務於人工智能數據中心的電力電子和電力系統公司的足夠信任。如今，Nvidia，一家甚至不設計或製造功率器件的公司，正在定義未來功率電子器件的特性和功能。這家 GPU 巨頭正在設計下一代 AI 數據中心的動力總成架構。許多寬帶隙 (WBG) 半導體供應商和硅片供應商都在參與其中，願意投資新技術來滿足 Nvidia ...

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比作一位大師，引領“整個世界設計出一種構建和運營數據中心的新方法”。Nvidia 邀請的合作伙伴包括英飛凌、MPS、Navitas、羅姆、意法半導體和德州儀器，共同倡導向 800 V 高壓直流 (HVDC) 數據中心電力基礎設施過渡。此外，還有台達、Flex Power、Lead Wealth、光寶科技、Megmee 等電力系統組件供應商，以及伊頓、施耐德電氣和 Vertiv 等數據中心繫統建設公司。Yole Group 電力電子市場和技術分析師 Hassan Cheaito認為，Nvidia 對 AI 數據中心的推動正在為氮化鎵 (GaN) 創造動力，就像“ SiC (碳化硅) 的特斯拉時刻”。正如意法半導體從特斯拉早期推動 SiC 的過程中獲益一樣，英飛凌和納微也在競相從英偉達推動的新興 GaN 時代中獲利。混合解決方案很明顯，Nvidia 要求進行這種全面重新設計的原因。為了跟上人工智能的發展步伐，英偉達計劃在 2027 年推出 Rubin Ultra GPU 和 Vera CPU，並在機架內構建儘可能多的集羣，因此該公司放棄了專為千瓦級機架設計的 54V 機架內配電技術。該技術無法應對大規模新 GPU 集羣所需的每機架功率水平的不斷增長。傳統機架電源系統無法應對機架內空間限制和銅線過載造成的物理限制。Nvidia 已經意識到，在整個電源鏈中反覆進行交流到直流的轉換不僅能源效率低下，還會增加故障點。因此，儘管其 GPU 業務距離電力核心最遠，但 Nvidia 正在要求對 AI 數據中心的電力基礎設施進行整體重新設計。新的 800V 高壓直流 (HVDC)數據中心架構將需要大量新型功率器件和半導體。簡而言之，Nvidia 希望服務器主板能夠使用 800 伏直流電，因此需要將 800 伏電壓轉換為負載點電壓。考慮到空間限制，這並非易事。例如，有廠商正在開發 800 伏轉 12 伏和 800 伏轉 50 伏的轉換器，以向 Nvidia 展示該技術在功率密度、效率、外形尺寸、高度等方面的優勢。那麼，需要哪些類型的電源設備？英飛凌的 Deboy 解釋説，在需要高功率、高電壓解決方案的數據中心電源基礎設施中，SiC 佔據領先地位。但對於從 800 伏到 50 伏的轉換，空間限制決定了高開關頻率。他補充道，這使得它“更像是一個 GaN 領域”。同時，對於從 54 伏到 6 伏的轉換，在所謂的低壓中間總線轉換器 (IBC) 中，GaN 和硅都可以。此外，新的 800 V AI 數據中心還需要發明新的基於半導體的繼電器，Deboy 解釋道。如今，數據中心的交流電採用三相供電，由一個普通繼電器和一個普通開關控制電源的通斷，就像電燈開關一樣。相比之下，在新的高壓直流人工智能數據中心中，Deboy 表示，為了確保安全，需要“採用能夠以良好狀態控制過流和浪湧電流的新型半導體元件” 。Navitas Semiconductor （加州託倫斯）首席執行官Gene Sheridan指出： “隨着處理器的研發越來越接近，Nvidia也掌握了更多主動權。” 他表示，從48伏開始，Nvidia就一直在推動設計、組件選擇和供應商選擇。“我們每週都與他們合作……進行評估、特性描述、基準測試和原型設計，以幫助Nvidia找到最終的解決方案。”Navitas 正利用其在 GaN 領域的優勢，提供 AI 數據中心所需的電力電子解決方案。2022 年收購 GeneSiC Semiconductor 也有助於 Navitas 增強其寬帶隙 IC 產品組合。除了適用於傳統交流-直流轉換器或800 伏直流-直流轉換器的 GaN 或 SiC 之外，Navitas 還涉足“48伏電壓降至為處理器供電”領域，這是最接近處理器的。其他超大規模企業的情況如何？通過提前公佈其數據中心電力基礎設施計劃，Nvidia 成功推動了行業對話。但未知的是，從現在到 2027 年底，當 Nvidia 推出 Rubin Ultra（預計 800 V 高壓直流輸電）時，谷歌和 Meta 將如何應對？Nvidia 的積極舉措可能會使開放計算項目 (OPC) 變得過時。過去，OPC 在數據中心外形尺寸和機架級別的標準化方面處於領先地位。如今，“ OCP 的進展太慢了，”英飛凌的Deboy 表示。Deboy 表示，在中間階段出現的不同架構可能會讓數據中心重新陷入“叢林”，屆時所有數據中心解決方案都將不再兼容，就像 OCP 之前那樣。這可能會使電力電子設備供應商為具有不同路線圖的多個超大規模企業提供服務。在人工智能數據中心市場，Yole集團預測GaN的增長速度將超過SiC。SiC專注於交流/直流轉換，而用於直流/直流轉換的GaN也可以進入交流/直流轉換領域。這是因為GaN器件具有更高電壓的潛力，Chiu解釋説。“雖然我們看到SiC存在一些上漲的市場，三到五年內約為1億美元，但GaN的機會似乎要大得多。”","kind":"news","is_publish_news":true,"is_publish_highlight":false,"is_publish_live":false,"is_publish_wemedia":null,"editions":null,"column":"","sentiment":"0","news_tag":"","news_rank":0,"symbols":[],"gpt_button":0,"need_auth":false,"code":"91000000","status":"200"}}}