Microchip i Navitas opracowały układ zasilania 800 V dla centrów danych AI

Centra danych wykorzystujące sztuczną inteligencję rozrastają się w celu obsługiwania klastrów procesorów graficznych o dużej mocy. Dlatego branża przechodzi na architektury zasilania szaf serwerowych oparte na napięciu 800 V DC. Celem jest poprawa wydajności dystrybucji, zwiększenie gęstości mocy oraz wsparcie projektów serwerów nowej generacji. Microchip Technology i Navitas Semiconductor wspólnie opracowały projekt referencyjny 800 V DC–6 V DC przeznaczony do zastosowań zasilania szaf serwerowych w centrach danych AI.

Źródło: Microchip

Platforma łączy technologie cyfrowego sterowania zasilaniem i zabezpieczeń firmy Microchip z urządzeniami mocy GaNFast™ z azotku galu (GaN) firmy Navitas. Zapewnia to programistom praktyczną ścieżkę do wdrożenia wysokowydajnej konwersji mocy zgodnej ze standardem 800 V DC projektu Open Compute Project (OCP). Rozwiązanie obejmuje sprzęt referencyjny, oprogramowanie oraz dokumentację projektową. Pomaga zmniejszyć ryzyko projektowe, skrócić cykle rozwoju i przyspieszyć wdrażanie infrastruktury sztucznej inteligencji nowej generacji.

– Optymalizacja infrastruktury sztucznej inteligencji napędza jedną z najbardziej znaczących zmian w architekturze zasilania, jakich branża centrów danych doświadczyła od dziesięcioleci – powiedział Joe Thomsen, wiceprezes korporacyjny działu kontrolerów sygnałów cyfrowych firmy Microchip.

W miarę jak ekosystem zmierza w kierunku systemów zasilania szaf serwerowych o wyższym napięciu, projektanci potrzebują sprawdzonych rozwiązań w zakresie sterowania i bezpieczeństwa, które pomogą zmniejszyć ryzyko wdrożenia. Współpraca obu firm łączy cyfrowe sterowanie, zabezpieczenia sprzętowe oraz zaawansowaną konwersję mocy opartą na GaN.

dsPIC33AK i TA100 odpowiadają za sterowanie i bezpieczeństwo

Sercem platformy referencyjnej są cyfrowe kontrolery sygnałów (DSC) dsPIC33AK firmy Microchip oraz układ zabezpieczający TA100 CryptoAuthentication™. Połączone są z tranzystorami GaNFast firmy Navitas. dsPIC33AK zapewnia deterministyczne cyfrowe sterowanie mocą w wysokoczęstotliwościowej, wysokowydajnej konwersji DC/DC. Jednocześnie układ TA100 pomaga stworzyć sprzętowy root of trust. Służy on do uwierzytelniania, bezpiecznego rozruchu i chronionych aktualizacji oprogramowania układowego.

Razem technologie te stanowią podstawę precyzyjnego sterowania i bezpieczeństwa wymaganą w projektach zasilaczy OCP z funkcją łączności. Rodzina dsPIC33AK256MPS306 jest oparta na 32-bitowym rdzeniu o częstotliwości 200 MHz. Posiada jednostkę zmiennoprzecinkową o podwójnej precyzji (FPU) oraz modulatory szerokości impulsu (PWM) o wysokiej rozdzielczości 78 ps. Ma także wiele 12-bitowych przetworników analogowo-cyfrowymi (ADC) działających z prędkością do 40 MSPS.

Urządzenia te zawierają bibliotekę obsługującą algorytmy kryptograficzne zalecane w ramach pakietu Commercial National Security Algorithm (CNSA) Suite 2.0. Są również wyposażone w  funkcje kryptograficzne z akceleracją sprzętową przeznaczone do projektów sterowania w czasie rzeczywistym w sieciach połączonych.

Ten moduł PDB zasilany 16 tranzystorów FET GaNFast typu NV6034 o napięciu 650 V i rezystancji 17 mΩ, w topologii półmostka warstwowego po stronie pierwotnej. Obudowa DFN8×8 z chłodzeniem dwustronnym zwiększa zalety wydajnościowe GaN poprzez zmniejszenie oporu cieplnego. Umożliwia to pracę z wyższą mocą ciągłą przy zachowaniu wyjątkowej sprawności. Moduł PDB ma zapewnić szczytową sprawność do 96% przy pełnym obciążeniu i częstotliwości przełączania 1 MHz. Tym samym pozwoli na gęstość mocy na poziomie 2100 W/in³.

Bezpośrednia konwersja 800 V DC na 6 V DC

Moduł jest około 20% cieńszy od telefonu komórkowego. Jego ultra-niski profil umożliwia ścisłą integrację z płytką procesora graficznego (GPU). Daje to wysoką wydajność przejściową i poprawia efektywność dystrybucji mocy. Bezpośrednia konwersja z 800 V DC na 6 V DC łączy etapy konwersji 800 V DC na 50 V DC oraz 50 V DC na 6 V DC w jednym konwerterze. To zapewnia większą sprawność w całym łańcuchu.

– W miarę jak infrastruktura sztucznej inteligencji rozrasta się, aby obsługiwać coraz bardziej wymagające platformy obliczeniowe, technologia GaNFast firmy Navitas pozwala na uzyskanie wyższej gęstości mocy, większej wydajności i lepszej wydajności systemu – powiedział Vipin Bothra, wiceprezes ds. globalnego marketingu rozwiązań w firmie Navitas Semiconductor.

Zabezpieczenia sprzętowe są zintegrowane za pomocą układu scalonego TA100 CryptoAuthentication firmy Microchip. Dzięki temu programiści mogą stworzyć zaufaną podstawę do ochrony systemu bez konieczności wdrażania tych funkcji od podstaw.

Układ TA100 zapewnia obsługę uwierzytelniania kodu. W tym bezpieczny rozruch, generowanie kodu uwierzytelniającego wiadomości (MAC), zaufane aktualizacje oprogramowania układowego. Jak również wiele protokołów zarządzania kluczami, między innymi Transport Layer Security (TLS) oraz inne operacje oparte na korzeniu zaufania. Dostęp do niezbędnych zasobów daje programistom płytka referencyjna, oprogramowanie i dokumentacja.