双碳目标持续发酵,数据中心这个“能耗大户”,早已得到各方面的关注。数据显示,2022年全国数据中心总耗电量约2700亿千瓦时,占全社会用电量的3.1%,超过2座三峡水电站年发电量。

全链路InnoGaN数据中心方案发布,系统损耗减少50%

Yole最新报告指出,GaN器件市场在2022年增长了44%,预计2022年至2028年的复合年增长率约为52%。其中,通信与基础设施的复合增长率达到50%,这表明GaN正在加快向数据通信与高功率领域渗透
为满足数据中心绿色化转型的需求,英诺赛科推出了全链路氮化镓方案,从前端PSU电源到主板DC/DC模块,以及芯片的直接供电,全面提升数据中心效率,加速数据中心技术迭代。

前端PSU电源

——符合钛金级能效标准——

全链路InnoGaN数据中心方案发布,系统损耗减少50%

英诺赛科SVP产品负责人孙毅表示:“服务器电源的功率等级已从800W提升到1.3kW,甚至4kW,因此对功率密度以及效率提出了非常高的要求。氮化镓的开通与关断损耗与碳化硅、硅器件相比下降了50%以上,并且没有反向恢复损耗,可以轻松满足钛金级效率需求。”

英诺赛科推出 2kW PSU参考设计,采用图腾柱无桥PFC+LLC结构,效率高达96.5%,体积仅为185*65*35(mm³),完美符合 80 Plus 钛金级能效。

设计亮点
  • 1U标准尺寸,整机峰值效率96.5%,满足钛金能效标准;

  • PFC级采用工作在连续模式的图腾柱无桥PFC,峰值效率99%;

  • LLC变压器2级矩阵设计,原边串联,副边并联,解决低压大电流输出时变压器散热难和损耗大问题;

  • 系统布局结构优化,风道最优设计,实现整机系统的优异散热表现。

48V DCDC

——挑战功率密度极限——

全链路InnoGaN数据中心方案发布,系统损耗减少50%

在数字时代,互联网、人工智能以及大数据应用的需求不断增长,数据中心需要处理更多的数据,带来了更大的功率需求。随着功率的增加,传统的12V供电架构下,需要更大尺寸的线缆、连接器以及更厚的主板电源板来降低配电线阻,从而降低系统的传输线损,这不但限制了功率的传输,同时也增加了系统的重量。近年来,新的48V供电架构被提出来用以解决更大功率的需求,同样的电流下可提供4倍的输出功率。

48V 中间母线式供电架构具有功率密度高、能效高、布线成本低等优势,可以有效解决数据中心电力消耗猛增的问题。针对48V供电架构,英诺赛科推出了从420W-1000W的IBC电源模块,最高功率密度达2200W/in^3。

设计亮点

与Si方案相比:

  • 采用GaN的系统方案可将有效占空比提高7%,死区降低43.8%,原边有效电流降低7.3%,副边有效电流降低5.2%;

  • 方案中的器件、变压器、PCB等总损耗降低20%,可以使效率提升0.5%以上;

  • 基于系统38W散热条件下,Si方案输出功率960W,GaN方案可以输出1100W,功率密度可以提高15%以上。

核心供电Vcore

——Last inch功率密度,效率提升的关键——

全链路InnoGaN数据中心方案发布,系统损耗减少50%

服务器作为算力中心的三大基础设施之一,是构建算力中心的核心要素,整体功耗能占到总能耗的40%-50%。

采用氮化镓设计的Vcore核心供电方案,支持MHz以上开关频率,减小无源元件体积从而提高功率密度,同时InnoGaN能够实现更高的效率和更低的成本,打造系统优势。

设计亮点
  • 相比于700~800kHz 的传统Si方案,GaN频率提升至1.5MHz以上,电感等无源元件体积减小,power stage功率密度预计提升超过30%;

  • 预计能够帮助系统效率提升超过1%,从而减少系统损耗。

在数据中心全链路方案中,英诺赛科同步推出了多种氮化镓评估板,如Hot swap,Oring 等。
全链路InnoGaN数据中心方案发布,系统损耗减少50%
全链路InnoGaN数据中心方案发布,系统损耗减少50%

数据中心采用全链路GaN设计方案,能够提高能源转换效率,将系统损耗降低50%。浪潮、阿里等云计算厂商已经相继将GaN纳入新的服务器架构设计中,提高模块化、集成化程度,进一步解决算力能耗问题,创新整机系统设计。与此同时,GaN的规模化量产与技术的成熟也使其成本优势逐渐显现。市场和技术的双向推动,将加快GaN在数据中心的应用

 





END

英诺赛科是全球领先的第三代半导体高新技术企业,致力于硅基氮化镓 (GaN-on-Si) 的研发与制造。拥有全球最大规模的8英寸硅基氮化镓晶圆生产基地,当前产能15000片/月,产品设计及性能处于国际先进水平。英诺赛科提供从30V-700V的高、中、低压全功率氮化镓产品,涵盖晶圆、分立器件、合封芯片三大品类,并为客户提供全氮化镓方案设计参考。自2015年成立至今,英诺赛科已获专利700多项,累计出货量超3亿颗。产品可广泛应用于消费电子、数据中心、汽车电子及新能源等前沿领域。 

英诺赛科,用氮化镓打造绿色高效新世界!

全链路InnoGaN数据中心方案发布,系统损耗减少50%

原文始发于微信公众号(英诺赛科):全链路InnoGaN数据中心方案发布,系统损耗减少50%

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