От 800 В до 6 В: Microchip и Navitas разрабатывают GaN-решение для ИИ-серверов
Пока индустрия ИИ-ускорителей сосредоточена на вычислительной мощности и пропускной способности памяти, вопросы электропитания становятся не менее критичными. На саммите OCP Global Summit компании Microchip Technology и Navitas Semiconductor представили референсный дизайн системы питания, способной преобразовывать 800 В постоянного тока в 6 В. Это решение нацелено на повышение эффективности и плотности мощности в современных ИИ-серверах.
Технология GaN и архитектура преобразования
Основная задача новой разработки — максимально приблизить преобразование напряжения к фактическому потребителю (GPU или CPU), чтобы минимизировать потери в линиях и разъемах. Референсный дизайн использует 16 транзисторов Navitas NV6034 GaNFast с напряжением смещения 650 В. Поскольку входное напряжение составляет 800 В, инженеры применили топологию стековой полумостовой схемы, чтобы распределить нагрузку между компонентами.
Использование нитрида галлия (GaN) вместо традиционного кремния позволяет достичь высокой частоты переключения — 1 МГц. Это позволяет использовать более компактные пассивные компоненты, такие как трансформаторы и фильтры. Производители заявляют, что модуль отличается исключительной компактностью: его высота составляет примерно 20% от толщины смартфона.
Эффективность и плотность мощности
Согласно техническим характеристикам, представленным разработчиками, референсный дизайн нацелен на следующие показатели:
- Пиковый КПД: до 96%;
- Плотность мощности: 2100 Вт/in³;
- Частота переключения: 1 МГц.
Важно уточнить, что «прямое» преобразование 800 В в 6 В в данном случае подразумевает интеграцию двух этапов (800 В $\rightarrow$ 50 В и 50 В $\rightarrow$ 6 В) в рамках одной аппаратной единицы. Это позволяет значительно сократить длину низковольтных линий, что критично при работе с огромными токами, характерными для современных ИИ-чипов.
Управление и безопасность
Центральным элементом управления является 32-битный цифровой контроллер из семейства Microchip dsPIC33AK (серия dsPIC33AK256MPS306) с частотой 200 МГц. Он обеспечивает сверхточную работу PWM-модулей с временным разрешением 78 пикосекунд, что необходимо для стабилизации напряжения при резких скачках нагрузки. Для обеспечения безопасности и защиты прошивки в систему интегрирован специализированный чип Microchip TA100 CryptoAuthentication.
На данный момент представленные данные являются целевыми показателями референсного дизайна. Независимых измерений, подтверждающих заявленный КПД и плотность мощности в реальных условиях эксплуатации, пока не опубликовано.
Гика
