تقدم شركة إنفيديا في بنية الطاقة المستمرة ٨٠٠ فولت لمرافق الذكاء الاصطناعي من الجيل القادم

أغسطس ٢٠٢٦ | أخبار القطاع

إن التوسع السريع للذكاء الاصطناعي يُغيّر ليس فقط طريقة معالجة مراكز البيانات، بل أيضًا طريقة تغذيتها بالطاقة.

وبما أن خوادم الذكاء الاصطناعي أصبحت تتطلب طاقةً متزايدةً باستمرار، وتستمر متطلبات الطاقة على مستوى الرفوف في الارتفاع، فإن هياكل توزيع الطاقة التقليدية في مراكز البيانات تواجه تحديات جديدة تتعلّق بالتيار والمساحة وإدارة الحرارة وتحويل الطاقة.

ورداً على هذه التحديات، تُقدّم شركة NVIDIA هندسة طاقة تيار مستمر بجهد ٨٠٠ فولت لمصانع الذكاء الاصطناعي من الجيل القادم. وتقول الشركة إن هذا النهج صُمّم لتوفير مسارٍ أكثر قابليةً للتوسّع لتوصيل الطاقة إلى البنية التحتية الحاسوبية للذكاء الاصطناعي ذات الكثافة المتزايدة، مع تقليل مراحل التحويل وخسائر توزيع الطاقة الكهربائية.

لماذا يُغيّر الذكاء الاصطناعي هندسة توزيع الطاقة في مراكز البيانات
وكانت مراكز البيانات التقليدية تُصمَّم عموماً وفق أحمال تقنية معلومات نسبياً قابلة للتنبؤ بها. أما البنية التحتية الحديثة للذكاء الاصطناعي فهي مختلفة.

يمكن لمجموعات وحدات معالجة الرسومات الكبيرة أن تُحدث متطلبات طاقة أعلى بكثير وأكثر ديناميكية. ومع ازدياد كثافة الحوسبة، يجب توصيل طاقة كهربائية أكبر إلى كل رفٍّ، في حين تظل المساحة المتاحة لمعدات تحويل التوزيع الكهربائي محدودة.

تتناول مبادرة شركة إنفيديا الأخيرة الخاصة بالهندسة المعمارية لجهد تيار مستمر ٨٠٠ فولت هذه التحديات عبر نقل توزيع الطاقة نحو هيكل عظمي لتيار مستمر بجهد أعلى.

المبدأ الهندسي الأساسي بسيط: عند مستوى طاقة ثابت، يؤدي رفع الجهد إلى خفض التيار المطلوب لنقل تلك الطاقة.

ويُمكن للتيار الأدنى أن يساعد في تخفيض الفقد الناتج عن المقاومة ومتطلبات الموصلات، كما يفتح فرصاً لتقليل الحجم الفيزيائي لمكونات توزيع الطاقة الكهربائية.

وبالتالي، تركز خريطة طريق شركة إنفيديا الهندسية الحالية ليس فقط على تزويد طاقة أكبر، بل على تطوير طريقة أكثر كفاءة وقابلية للتوسع لنقل تلك الطاقة عبر مرافق الذكاء الاصطناعي المستقبلية.

من التوزيع التقليدي للتيار المتناوب نحو تيار مستمر ٨٠٠ فولت
تعتمد مراكز البيانات الحديثة عادةً على مراحل متعددة من التحويل الكهربائي بين إمدادات الشبكة والتجهيزات الحاسوبية.

تهدف البنية التحتية المستقبلية التي تُطَوَّر حول جهد تيار مستمر قدره ٨٠٠ فولت إلى تبسيط هذه المسار الكهربائي عبر تنفيذ عملية تحويل التيار المتناوب إلى تيار مستمر على مستوى المنشأة، وتوزيع طاقة التيار المستمر ذات الجهد الأعلى بالقرب من معدات الحوسبة عالية الكثافة.

وتوضّح شركة إنفيديا أن الانتقال يتم على مراحل، وليس بديلاً فورياً للبنية التحتية القائمة. وتشمل أحدث خريطة طريق لها أساليب هجينة يمكنها العمل مع المنشآت القائمة على التيار المتناوب، إضافةً إلى بنى مستقبلية صُمِّمت خصيصاً لتوزيع الطاقة عند جهد ٨٠٠ فولت تيار مستمر.

وقد يسمح هذا النهج لمُشغِّلي مراكز البيانات بزيادة كثافة الحوسبة دون زيادة متناسبة في المساحة الفيزيائية المخصصة لبنية توزيع الطاقة.

لهذا المسار الانتقالي أهميةٌ بالغةٌ بالنسبة للمرافق القائمة، لأن الاستبدال الكامل للبنية التحتية الكهربائية قد يستلزم إنفاقاً رأسمالياً كبيراً ويعطل العمليات التشغيلية.

يكتسب تصميم النحاس والقضبان الناقلة مزيداً من الأهمية.
كما أن الانتقال نحو توزيع التيار المستمر بجهدٍ أعلى ينطوي على آثارٍ على الموصلات الكهربائية.
عند مستوى طاقةٍ معين، فإن ارتفاع الجهد يعني انخفاض التيار. وانخفاض التيار قد يقلل الخسائر الناتجة عن المقاومة، وقد يسمح باستخدام موصلات أصغر لنقل نفس الكمية من الطاقة.

وقد سلط العمل التقني السابق لشركة NVIDIA حول بنية الجهد المستمر ٨٠٠ فولت الضوء على القيود المفروضة بتوزيع طاقةٍ عاليةٍ جداً عند جهود تيارٍ مستمرٍ منخفضة، ومن بينها الكمية الكبيرة من النحاس المطلوبة لأنظمة القضبان الناقلة العالية التيار.

ومع ذلك، فإن خفض التيار لا يلغي الحاجة إلى موصلات مُصمَّمة بدقة.
تتطلب بنية تحتية للذكاء الاصطناعي عالية القدرة اتصالات كهربائية موثوقة قادرة على تحمل أحمال مستمرة وعابرة كبيرة. ويجب تصميم القضبان الناقلة (البسبارات)، وأنظمة التوصيل (البسوويز)، والموصلات والمكونات الناقلة الأخرى وفقاً لمتطلبات الجهد والتيار ودرجة الحرارة والخصائص الميكانيكية ومتطلبات التركيب الفعلية للنظام.

وهذا يخلق أمام الشركات المصنِّعة فرصاً لتقديم حلول مخصصة أكثر للقضبان الناقلة، بدل أن تكتفي بتوسيع نطاق التصاميم التقليدية منخفضة الجهد.

نظام بيئي ناشئ حول جهد ٨٠٠ فولت تيار مباشر
كما أصبح تطوير جهد ٨٠٠ فولت تيار مباشر جهداً صناعياً شاملاً، لا يقتصر على مبادرة شركة واحدة.

وأفادت شركة إنفيديا بأنها تعمل مع شركتي جوجل ومايكروسوفت ومشاركين آخرين في القطاع عبر مشروع الحوسبة المفتوحة (Open Compute Project) لوضع مواصفات وواجهات للبنية التحتية الناشئة. ووفقاً لإنفيديا، فإن أكثر من ٨٠ شركة مصنِّعة لمعدات وشركات بنية تحتية بدأت بالفعل تطوير منتجات تتماشى مع المواصفات ذات الصلة.

يُعَدُّ تطوير الواجهات الموحَّدة أمرًا مهمًّا لأن مراكز البيانات الضخمة تتطلَّب مكوناتٍ من مورِّدين عدَّة لكي تعمل معًا بموثوقية.

ويجب أن تشكِّل معدَّات تحويل الطاقة، وأجهزة الحماية، وقنوات التوزيع الكهربائية (الباصوايز)، والموصِّلات، والأسلاك، وأنظمة توزيع الطاقة على مستوى الرفوف في النهاية بنيةً كهربائيةً متكاملة.

وبمجرَّد نضج المعايير، قد يساعد توافر المكونات المتوافقة في تسريع اعتماد هذه التقنيات في مشاريع البنية التحتية للذكاء الاصطناعي المستقبلية.

ما الذي قد تعنيه الجهدية ٨٠٠ فولت تيار مستمر لمصنِّعي القضبان الناقلة (الباص بار).
وبالنسبة لمصنِّعي القضبان الناقلة (الباص بار)، فإن التحوُّل نحو توزيع التيار المستمر عند جهود أعلى يولِّد عدة مجالات تتطلَّب دراسةً هندسيةً دقيقة.

أوَّلًا، يجب تقييم أبعاد الموصلات وفق متطلبات التيار المستمر الفعلي والحدِّ الأقصى للتيار، بدلًا من الاعتماد على تصاميم الجهد المنخفض التقليدية.

ثانياً، تزداد أهمية أنظمة العزل بشكلٍ متزايد مع ارتفاع جهد التشغيل. ويجب تقييم المسافة الكهربائية الآمنة، والمسافة السطحية للتسرب الكهربائي، ومقاومة العزل، ومواد العزل وفقاً لتصميم النظام المحدّد والمعايير الواجب تطبيقها.

وتظل إدارة الحرارة أمراً حاسماً أيضاً. فعلى الرغم من أن ارتفاع الجهد قد يقلّل التيار عند مستوى طاقة معيّن، فإن الموصلات عالية القدرة لا تزال قد تتولّد فيها حرارة كبيرة عند نقاط الاتصال أو تحت الأحمال المستمرة.

ويُعد التصميم الميكانيكي عاملاً آخر يجب أخذه في الاعتبار. فقد تتطلّب تجميعات الموصلات الكبيرة المستخدمة في بنية الطاقة الخاصة بمراكز البيانات انحناءات دقيقة، وميزات تثبيت، وعزل، وتغليف سطحي، وواجهات اتصال لتتكامل بسلاسة مع المعدات وأنظمة الموصلات.

وتجعل هذه المتطلبات التعاون الهندسي المبكّر ومراجعة قابليّة التصنيع (DFM) أكثر فائدةً في مشاريع التوصيل الكهربائي عالي القدرة.

نظرة إلى الأمام
ويُجسّد تطوير نظام الجهد ٨٠٠ فولت تيار مستمر تحولاً أوسع نطاقاً في طريقة تعامل القطاع مع توصيل الطاقة للبنية التحتية الخاصة بالذكاء الاصطناعي.

مع استمرار ازدياد كثافة الطاقة في الرفوف بسبب الحوسبة بالذكاء الاصطناعي، ستكتسب البنية الكهربائية أهمية متزايدة في تصميم مراكز البيانات.

لن تحدث هذه المرحلة الانتقالية بين ليلة وضحاها. فالمنشآت القائمة، ومتطلبات السلامة، والمعايير، وتوافر المعدات، وتكاليف التركيب، كلُّها عوامل تؤثر في سرعة التبني.

ومع ذلك، فإن الاتجاه يصبح أوضحَ ما يكون: فمصانع الذكاء الاصطناعي المستقبلية ستتطلب أنظمة توزيع طاقة مصمَّمة لدعم كثافات طاقة أعلى بكثير مما بُنِيَتْ عليه العديد من مراكز البيانات التقليدية.

وهذا يخلق فرصاً جديدة عبر سلسلة التوريد الكهربائية، بدءاً من معدات تحويل الطاقة وحمايتها، ووصولاً إلى القضبان الناقلة (الباص بار)، والموصلات، وأنظمة توزيع التيار العالي.

وجهة نظر شركة كينتو للهندسة
في شركة كينتو، نرى تطوير هياكل التوزيع المباشرة ذات الجهد الأعلى اتجاهاً مهماً لمستقبل توزيع الطاقة عالي القدرة.

وفي مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي وغيرها من التطبيقات عالية القدرة، يجب أن تأخذ تصاميم القضبان الناقلة (الباص بار) في الاعتبار عوامل أكثر من مجرد قدرة التحمل الحالية وحدها. هندسة الموصل، والعزل، والتغليف المعدني، والأداء الحراري،
وواجهات الاتصال وقابلية التصنيع يجب تقييمها جميعًا كجزء من النظام الكهربائي الكامل.

توفر شركة كينتو حلولًا مخصصة لقضبان التوصيل النحاسية والألمنيومية والمصفحة والمرونة لتطبيقات تتطلب وصلات كهربائية هندسية.

وبما أن بنية تحتية الذكاء الاصطناعي تتجه نحو كثافة طاقة أعلى وهياكل توزيع تيار مباشر جديدة، فإن التعاون المبكر في تصميم القابلية للتصنيع (DFM) يمكن أن يساعد العملاء من الشركات المصنعة الأصلية على تحسين هندسة قضبان التوصيل واستخدام المواد وتصميم العزل وعمليات التصنيع قبل بدء الإنتاج.

ستواصل شركة كينتو مراقبة تطور هياكل الطاقة ذات الجهد ٨٠٠ فولت تيار مباشر وغيرها من الهياكل الناشئة، ودعم العملاء الذين يطورون الجيل القادم من الأنظمة الكهربائية عالية القدرة.