La croissance de l’IA Computing entraîne une nouvelle architecture de puissance pour les centres de données

La croissance rapide des modèles d’IA à grande échelle modifie fondamentalement l’infrastructure des centres de données. Les centres de données traditionnels étaient principalement conçus pour le stockage de données et l'informatique générale, où la puissance du rack de serveur restait généralement comprise entre 5 et 10 kW. Dans ces conditions, des systèmes d’alimentation CC basse tension 48 V/54 V étaient suffisants.

Cependant, les charges de travail de l’IA ont introduit une nouvelle ère de calcul haute densité. Avec le déploiement de plates-formes GPU avancées, les serveurs d'IA exigent des niveaux de puissance nettement plus élevés, avec des densités de rack atteignant des centaines de kilowatts et approchant les besoins en énergie à l'échelle du mégawatt dans les installations informatiques d'IA de nouvelle génération.

Cette augmentation de la densité de puissance a mis en évidence les limites des systèmes traditionnels de distribution d’énergie basse tension.

D'après la relation électriqueP = V × je, une demande de puissance plus élevée nécessite un courant plus élevé lorsque la tension reste faible. Puisque la perte de transmission suitP_perte = I²R, un courant excessif entraîne une génération de chaleur accrue, des conducteurs plus gros et des pertes d'énergie plus importantes.

Pour les racks AI à l’échelle du mégawatt, les architectures basse tension créent plusieurs défis :

• Câbles et jeux de barres surdimensionnés :Un courant extrêmement élevé nécessite de grandes sections de conducteurs, ce qui augmente la consommation de matériaux, les difficultés d'installation et la charge structurelle.
• Des pertes thermiques plus élevées :Un flux de courant important augmente la perte de puissance, créant des besoins de refroidissement supplémentaires et réduisant l'efficacité globale du centre de données.
• Espace rack limité :Plusieurs étapes de conversion de puissance occupent un espace rack précieux, réduisant ainsi l'espace pour le matériel informatique hautes performances.

Pour surmonter ces limites,Courant continu haute tension 800 V (800 V HVDC)apparaît comme une solution d’alimentation de nouvelle génération pour les centres de données IA.

En augmentant la tension de distribution, le 800 V HVDC réduit considérablement les besoins en courant tout en conservant la même puissance de sortie. Cela permet des systèmes de distribution d’énergie plus compacts, des pertes électriques réduites et un déploiement d’infrastructure d’IA à plus haute densité.

Pourquoi le HVDC 800 V devient la future norme pour l'infrastructure d'IA

La transition vers le HVDC 800 V est soutenue par le développement combiné de véhicules électriques, de technologies avancées de semi-conducteurs et d’une infrastructure mondiale d’IA.

Chaîne d’approvisionnement haute tension mature issue des applications EV

L'industrie automobile a déjà accéléré la commercialisation des systèmes haute tension 800 V. Les principaux fabricants de véhicules électriques ont développé des chaînes d’approvisionnement matures couvrant :

• Composants de puissance haute tension ;
• Connecteurs et bornes ;
• Jeux de barres en cuivre ;
• Matériaux d'isolation;
• Solutions de gestion thermique.

Ces technologies offrent une expérience précieuse et des capacités de fabrication qui peuvent être adaptées aux systèmes d’alimentation des centres de données IA.

Les technologies SiC et GaN améliorent l'efficacité de la conversion d'énergie

Les progrès des technologies de semi-conducteurs de troisième génération, notamment le carbure de silicium (SiC) et le nitrure de gallium (GaN), soutiennent également l'adoption du HVDC 800 V.

Par rapport aux dispositifs traditionnels à base de silicium, les composants de puissance SiC offrent :

• Efficacité de conversion plus élevée ;
• Meilleures performances haute tension ;
• Taille du système plus petite ;
• Gestion thermique améliorée.

Ces avantages permettent des redresseurs, des modules de puissance et de futures solutions de transformateurs à semi-conducteurs (SST) plus compacts.

L'infrastructure d'IA évolue vers la distribution d'énergie à haute tension

Alors que les clusters informatiques d’IA continuent de croître, les opérateurs de centres de données et les fournisseurs d’infrastructures explorent des architectures de puissance à plus haute tension pour prendre en charge les futures plates-formes GPU.

Le CCHT 800 V permet :

• Densité de puissance du rack plus élevée ;
• Étapes de conversion de puissance réduites ;
• Distribution d’énergie plus efficace ;
• Évolutivité améliorée pour les grands campus informatiques d’IA.

Évolution en trois étapes de l'architecture du centre de données HVDC 800 V

L’adoption du HVDC 800 V évoluera progressivement, selon que les installations modernisent leurs sites existants ou construisent de nouveaux campus d’IA.

1. Architecture d'alimentation side-car — Solution de mise à niveau flexible

L'architecture Sidecar est actuellement l'une des approches les plus pratiques pour les centres de données existants.

En déplaçant les unités de conversion de puissance à l'extérieur du rack de serveur dans des armoires latérales dédiées, cette conception réduit le besoin de reconstruction majeure des installations tout en prenant en charge les racks IA haute densité.

Les principaux avantages comprennent :

• Déploiement plus rapide ;
• Impact minimal sur les mises en page existantes ;
• Prise en charge des charges de travail d'IA haute puissance ;
• Utilisation améliorée de l’espace rack.

2. Distribution centralisée de 800 V CC au niveau de la pièce

Pour les centres de données IA nouvellement construits, la conversion d’énergie centralisée devrait devenir une approche privilégiée.

Dans cette architecture, l'alimentation CA est convertie en 800 V CC au niveau de la pièce ou de l'installation et distribuée via des systèmes de jeux de barres CC haute tension vers des racks individuels.

Les avantages comprennent :

• Efficacité globale plus élevée ;
• Pertes de conversion réduites ;
• Distribution d'énergie simplifiée ;
• Expansion plus facile pour les clusters d’IA à grande échelle.

3. Architecture basée sur un transformateur à semi-conducteurs (SST)

L'évolution future du CCHT 800 V pourrait intégrer la technologie des transformateurs à semi-conducteurs basés sur SiC.

En convertissant directement le courant alternatif moyenne tension en 800 V CC, les systèmes SST peuvent simplifier davantage la chaîne électrique et réduire les étapes de conversion.

Les avantages potentiels comprennent :

• Efficacité énergétique supérieure ;
• Encombrement réduit ;
• Coûts d'exploitation inférieurs ;
• Une plus grande flexibilité pour l’expansion future du centre de données IA.

Barres omnibus en cuivre haute puissance : le composant essentiel des systèmes HVDC 800 V

Bien que le HVDC 800 V améliore l'efficacité de la transmission de puissance, la distribution fiable de courant élevé dépend toujours de solutions de conducteurs avancées.

Des armoires de redressement centralisées et des barres omnibus CC aux unités d'alimentation Sidecar et à la fourniture d'énergie GPU au niveau du rack,jeux de barres en cuivre haute performancesont des composants essentiels tout au long de la chaîne de distribution d’énergie.

Pour les applications HVDC 800 V, les jeux de barres en cuivre doivent répondre à plusieurs exigences exigeantes :

Haute conductivité et capacité de transport de courant

Les racks IA à l’échelle du mégawatt nécessitent toujours une fourniture de courant extrêmement élevée. Les jeux de barres en cuivre doivent fournir :

• Faible résistance électrique ;
• Capacité de courant élevée ;
• Dissipation thermique efficace ;
• Fonctionnement fiable à long terme.

Protection d'isolation haute tension

Par rapport aux applications basse tension traditionnelles, les systèmes 800 V nécessitent des normes d'isolation et de sécurité plus strictes.

Technologies d'isolation avancées telles que :

• Revêtement par immersion en PVC ;
• Revêtement en poudre époxy ;
• Isolation thermorétractable ;
• Solutions d'isolation composites ;

aider à améliorer la rigidité diélectrique et à réduire le risque de panne électrique.

Conception personnalisée pour une infrastructure d'IA compacte

Différentes architectures de puissance IA nécessitent différentes structures de jeux de barres.

Grâce à des processus de pliage, de poinçonnage, de stratification et de soudage de précision, les barres omnibus en cuivre personnalisées peuvent être optimisées pour :

• Systèmes side-car 800 V ;
• Distribution centralisée du bus DC ;
• Racks AI refroidis par liquide ;
• Futures architectures de puissance basées sur SST.

Solutions de jeux de barres en cuivre personnalisées pour l'infrastructure électrique IA

Fort d'une vaste expérience dans les solutions de connexion électrique haute tension, RHI propose desjeux de barres en cuivre haute puissanceconçu pour les applications HVDC 800 V de nouvelle génération.

En tirant parti du cuivre T2 à haute conductivité, des processus de pliage 3D de précision, de formage par extrusion et d'isolation, y compris le revêtement par immersion en PVC et le revêtement en poudre époxy, RHI fabrique des barres omnibus en cuivre sur mesure conçues pour les applications exigeantes de distribution d'énergie HVDC 800 V nécessitant :

• Transmission à courant élevé ;
• Installation compacte ;
• Performances thermiques ;
• Sécurité d'isolation haute tension.

Des mises à niveau des centres de données existants utilisant des architectures Sidecar aux futurs campus d'IA basés sur une distribution centralisée de 800 V et la technologie SST, les barres omnibus en cuivre personnalisées joueront un rôle essentiel dans la création d'une infrastructure informatique d'IA efficace, évolutive et fiable.