Spełnianie wymagających potrzeb energetycznych serwerów AI dzięki zaawansowanej technologii

Wzrost znaczenia sztucznej inteligencji (AI) znacznie zwiększył zapotrzebowanie na moc obliczeniową, co wymaga bardziej wydajnych serwerów AI i solidnych, wydajnych zasilaczy. Ten wzrost mocy obliczeniowej koreluje z wyższym zużyciem energii, co powoduje potrzebę wyższych poziomów mocy i wyższych watów na szafę. Ten wpis bada innowacje w urządzeniach zasilających, sterownikach bramek i zaawansowanych kontrolerach z możliwościami przetwarzania sygnału cyfrowego (DSP) w celu zaspokojenia potrzeb serwerów AI w zakresie mocy i wydajności.

Serwery AI są niezbędne dla nowoczesnych centrów danych, realizując zadania takie jak uczenie maszynowe i przetwarzanie języka naturalnego, ale wiążą się z dużym zapotrzebowaniem na energię. Wraz z rozszerzaniem możliwości AI w centrach danych stają one przed wyzwaniem dostarczania wystarczającej mocy przy jednoczesnym zachowaniu wydajności w celu zarządzania kosztami i minimalizowania wpływu na środowisko. Obciążenia AI mogą podwoić zużycie energii w porównaniu z tradycyjnymi zadaniami, przy czym AI odpowiada obecnie za 10-20% całkowitego zużycia energii w centrach danych. Serwery akceleratorów AI, wymagające 2-4 razy więcej mocy, są głównymi konsumentami energii.

Postęp w technologii urządzeń zasilających, w tym MOSFET-ów i sterowników bramek, doprowadził do wydajniejszej konwersji mocy poprzez zmniejszenie rezystancji, przyspieszenie czasu przełączania i poprawę wydajności cieplnej. Serwerowe jednostki zasilające (PSU) ewoluowały, aby wykorzystywać zaawansowane urządzenia o szerokiej przerwie energetycznej, takie jak MOSFET-y z węglika krzemu i FET-y z azotku galu, co pozwala na wyższe częstotliwości przełączania i mniej elementów magnetycznych. Zasilacze serwerowe również przechodzą z tradycyjnych przekaźników mechanicznych na przekaźniki półprzewodnikowe, oferując mniejsze rozmiary, zwiększoną niezawodność i lepszą wydajność w wysokich temperaturach.

Potrzeba zaawansowanych kontrolerów z możliwościami DSP

Mikrokontrolery (MCU) ze zintegrowanymi możliwościami DSP są na czele tej ewolucji technologicznej. Te zaawansowane MCU zarządzają wyrafinowanymi algorytmami, które optymalizują zarządzanie energią, umożliwiając precyzyjną kontrolę nad wydajnością zasilacza. Dzięki możliwościom przetwarzania danych w czasie rzeczywistym MCU te mogą dostosowywać się do zmiennych wymagań dotyczących mocy serwerów AI, zapewniając wydajną dystrybucję energii. Cyfrowe kontrolery sygnału dsPIC® (DSC) firmy Microchip zostały zaprojektowane tak, aby zapewnić wydajność potrzebną do wymagających zastosowań konwersji i sterowania mocą w zasilaczach (PSU) i jednostkach dystrybucji zasilania (PDU) dla serwerów AI i centrów danych.

Główne cechy dsPIC33 DSC

DSC dsPIC odgrywają kluczową rolę w cyfrowej konwersji mocy dla centrów danych, działając do 100 MHz/rdzeń z opcją dwurdzeniową i do 200 MHz z opcją jednordzeniową i zaawansowanymi peryferiami na chipie dla inteligentnych projektów zasilania. Posiadają główne i pomocnicze rdzenie do oddzielnych projektów funkcji, przy czym pomocniczy rdzeń obsługuje algorytmy krytyczne dla opóźnień, a główny rdzeń zarządza komunikacją i funkcjami na poziomie systemu. Konfigurowalne wejścia sterujące PWM obsługują różne topologie zasilania, a aktualizacje oprogramowania układowego w czasie rzeczywistym są możliwe. dsPIC DSC zwiększają wydajność zasilania dzięki szybkiemu PWM, obsługując zaawansowane algorytmy korekcji współczynnika mocy, przetworniki rezonansowe i prostowanie synchroniczne. Umożliwiają solidne monitorowanie mocy, konserwację predykcyjną i zapewniają dostępność centrum danych dzięki precyzyjnym pomiarom, zaawansowanym algorytmom sterowania, analizie danych i zarządzaniu błędami.

W jaki sposób nowy rdzeń dsPIC33A umożliwia cyfrową konwersję mocy

Zaawansowane aplikacje, takie jak serwery AI, wymagają wydajnego zarządzania energią, rygorystycznych środków bezpieczeństwa i bezpieczeństwa funkcjonalnego, co wymaga wydajnych cyfrowych kontrolerów sygnału (DSC). To zapotrzebowanie doprowadziło do opracowania jednostek takich jak dsPIC33A, z ulepszonymi procesorami pracującymi z wyższymi prędkościami taktowania. Te DSC przetwarzają więcej instrukcji na sekundę, co umożliwia szybsze czasy reakcji i zaawansowane algorytmy kluczowe dla zarządzania zapotrzebowaniem na energię i poprawy wydajności centrum danych. Zwiększona moc przetwarzania obsługuje zaawansowane algorytmy sterowania, zwiększając wydajność konwersji mocy i stabilność. Ulepszony monitoring zapewnia niezawodność w krytycznych aplikacjach. Wraz ze wzrostem zagrożeń bezpieczeństwa wdrażanie technik kryptograficznych do atestacji oprogramowania sprzętowego i uwierzytelniania urządzeń staje się kluczowe, zwiększając wymagania dotyczące pamięci i wydajności. dsPIC33A DSC znacząco wpływa na cyfrową konwersję mocy, oferując wyższą wydajność, efektywność i elastyczność dla nowoczesnych aplikacji.

Wnioski

Rosnące zapotrzebowanie na moc serwerów AI stanowi wyzwanie, któremu można sprostać dzięki najnowocześniejszym osiągnięciom w technologii zasilania. Wykorzystanie wysokowydajnych tranzystorów MOSFET, zaawansowanych sterowników bramek i dsPIC DSC wyposażonych w wydajne i zaawansowane urządzenia peryferyjne umożliwia rozwój zasilaczy zdolnych do spełnienia intensywnych wymagań energetycznych.

Narzędzia programistyczne

Rodzina dsPIC33A obsługiwana jest przez kompilator MPLAB® XC-DSC, konfigurator kodu MPLAB Code Configurator (MCC) oraz płytę rozwojową dsPIC33A Curiosity Development Board (EV74H48A). Płyta dsPIC33A Curiosity Development Board obsługuje rozbudowę funkcji, zapewniając interfejsy mikroBUS™ i Xplained Pro, które umożliwiają połączenie z wbudowanymi zestawami rozszerzeń Self Text Xplained Pro (BIST XPRO), czujnikami i różnymi płytkami Click™. Dostępne są oddzielne moduły dual In-line, które obsługują rozwój sterowania silnikiem, cyfrowej konwersji mocy i ogólnych aplikacji wbudowanych.

Najważniejsze właściwości dsPIC33A DSC