Thought Leadership
Da Rechenzentren immer mehr Strom verbrauchen, um die enormen Verarbeitungsanforderungen von KI-Workloads leisten zu können, ist die Steigerung der Energieeffizienz von größter Bedeutung.
Die Kombination aus der neuesten Generation der T10 PowerTrench-Familie von onsemi und den EliteSiC 650V-MOSFETs schafft eine Lösung, die Effizienz und hohe thermische Leistung bei geringerem Platzbedarf für Rechenzentrumsanwendungen bietet.
Bedeutung der Stromversorgungslösungen
Im Vergleich zu einer typischen Suchmaschinenanfrage benötigt eine KI-gestützte Maschinenanfrage mehr als das Zehnfache an Energie, was dazu führt, dass der weltweite Energiebedarf von Rechenzentren in weniger als zwei Jahren schätzungsweise 1.000 TWh erreichen wird. Um eine KI-gestützte Anfrage zu verarbeiten, wird Energie vom Netz zum Prozessor viermal umgewandelt, was zu einem Energieverlust von etwa 12 Prozent führen kann. Mit der T10 PowerTrench-Familie und der EliteSiC 650V-Lösung können Rechenzentren die auftretenden Energieverluste um schätzungsweise 1 Prozent reduzieren. Klingt wenig, aber wenn die Lösung weltweit in Rechenzentren implementiert wird, könnte der Energieverbrauch um 10 TWh pro Jahr gesenkt werden, was der Energie entspricht, die für die vollständige Versorgung von fast einer Million Haushalte pro Jahr benötigt wird.
Funktionsweise der Stromversorgungslösung
Der EliteSiC 650V MOSFET bietet eine überragende Schaltleistung und geringere Kapazitäten, um eine höhere Effizienz in Rechenzentren und Energiespeichersystemen zu erreichen. Im Vergleich zur vorherigen Generation haben diese Siliziumkarbid-MOSFETs der neuen Generation die Gate-Ladung halbiert und sowohl die in der Ausgangskapazität gespeicherte Energie (Eoss) als auch die Ausgangsladung (Qoss) um 44 Prozent reduziert. Da es beim Ausschalten keinen Nachlaufstrom gibt und sie auch bei hohen Temperaturen eine optimale Leistung erbringen, können sie auch die Schaltverluste im Vergleich zu Super-Junction-MOSFETs erheblich reduzieren. Dies ermöglicht es Kunden, die Systemkomponenten zu verkleinern und gleichzeitig die Betriebsfrequenz zu erhöhen, was insgesamt zu einer Senkung der Systemkosten führt.
Die T10 PowerTrench-Familie ist für sehr hohe Ströme ausgelegt, welche für DC-DC-Leistungsumwandlungsstufen entscheidend sind, und bietet daher eine höhere Leistungsdichte und überlegene thermische Leistung bei kompakter Grundfläche. Dies wird durch ein Shield-Gate-Trench-Design erreicht, das sich durch eine extrem niedrige Gate-Ladung und einen RDS (on) von weniger als 1 Milliohm auszeichnet. Darüber hinaus minimieren die Soft-Recovery-Body-Diode und die niedrigere Sperrverzögerungsladung (Qrr) effektiv das Schwingungsverhalten (Ringing), Überschwingen und elektrisches Rauschen, um eine optimale Leistung, Zuverlässigkeit und Robustheit unter Stress zu gewährleisten. Die T10 PowerTrench-Familie erfüllt auch die strengen Normen, die für Automobilanwendungen erforderlich sind.
„KI und Elektrifizierung verändern unsere Welt und lassen den Energiebedarf in die Höhe schnellen. Die Beschleunigung von Innovationen bei Leistungshalbleitern zur Verbesserung der Energieeffizienz ist der Schlüssel zur Ermöglichung dieser technologischen Megatrends. Auf diese Weise können wir die Zukunft verantwortungsvoll gestalten“, sagt Simon Keeton, Group President, Power Solutions Group, onsemi. „Unsere neueste Lösung kann die Leistungsverluste, die bei der Energieumwandlung entstehen, deutlich reduzieren und die Anforderungen an die nächste Generation von Rechenzentren maßgeblich beeinflussen.“
Die kombinierte Lösung erfüllt auch die strenge Open Rack V3 (ORV3) Basisspezifikation, die von Betreibern von Hyperscale-Rechenzentren zur Unterstützung der nächsten Generation von Hochleistungsprozessoren gefordert wird.
(pd/ onsemi)
