انویدیا معماری توان مستقیم ۸۰۰ ولتی را برای کارخانه‌های هوش مصنوعی نسل بعدی پیش می‌برد

آگوست ۲۰۲۶ | اخبار صنعت

گسترش سریع هوش مصنوعی نه‌تنها نحوهٔ پردازش داده‌ها در مراکز داده را تغییر می‌دهد، بلکه نحوهٔ تأمین انرژی آن‌ها را نیز دگرگون می‌سازد.

با افزایش شدت مصرف انرژی سرورهای هوش مصنوعی و ادامهٔ روند افزایش نیازهای توان در سطح رک، معماری‌های سنتی توزیع انرژی در مراکز داده با چالش‌های جدیدی در زمینهٔ جریان الکتریکی، فضای فیزیکی، مدیریت حرارتی و تبدیل انرژی روبه‌رو شده‌اند.

در پاسخ به این چالش‌ها، شرکت NVIDIA در حال پیشبرد یک معماری توزیع انرژی ۸۰۰ ولت جریان مستقیم (VDC) برای کارخانه‌های هوش مصنوعی نسل بعدی است. این شرکت ادعا می‌کند که این رویکرد برای ارائهٔ مسیری مقیاس‌پذیرتر برای تأمین انرژی زیرساخت‌های پردازشی هوش مصنوعی با تراکم بالا طراحی شده و همزمان تعداد مراحل تبدیل انرژی و تلفات توزیع الکتریکی را کاهش می‌دهد.

چرا هوش مصنوعی معماری توزیع انرژی در مراکز داده را تغییر می‌دهد
مراکز دادهٔ سنتی عموماً بر اساس بارهای فناوری اطلاعاتی نسبتاً قابل پیش‌بینی طراحی شده‌اند. اما زیرساخت‌های هوش مصنوعی امروزی متفاوت هستند.

خوشه‌های بزرگ واحدهای پردازش گرافیکی می‌توانند نیازهای برقی بسیار بالاتر و پویاتری ایجاد کنند. با افزایش تراکم پردازشی، باید توان الکتریکی بیشتری به هر رک تأمین شود، در حالی که فضای موجود برای تجهیزات تبدیل و توزیع توان همچنان محدود باقی می‌ماند.

اقدام جدید انویدیا برای معماری ۸۰۰ ولت جریان مستقیم (VDC) این چالش را با جابجایی توزیع توان به سمت یک خط اصلی جریان مستقیم با ولتاژ بالاتر برطرف می‌کند.

اصول مهندسی اولیه بسیار ساده است: برای سطح توان یکسان، افزایش ولتاژ جریان مورد نیاز برای انتقال آن توان را کاهش می‌دهد.

کاهش جریان می‌تواند به کاهش تلفات مقاومتی و نیاز به رساناها کمک کند و همچنین فرصت‌هایی برای کوچک‌تر کردن ابعاد فیزیکی اجزای توزیع الکتریکی فراهم می‌آورد.

بنابراین، نقشه راه معماری فعلی انویدیا تنها بر روی تأمین توان بیشتر متمرکز نیست، بلکه بر توسعه روشی کارآمدتر و مقیاس‌پذیرتر برای انتقال این توان در تسهیلات هوش مصنوعی آینده تمرکز دارد.

از توزیع سنتی جریان متناوب (AC) به سمت ۸۰۰ ولت جریان مستقیم (VDC)
امروزه مراکز داده به‌طور معمول بر روی چندین مرحله از تبدیل الکتریکی بین تأمین‌کننده برق و تجهیزات رایانشی متکی‌اند.

معماری آینده‌ای که در اطراف ولتاژ ۸۰۰ ولت جریان مستقیم (VDC) توسعه داده می‌شود، هدف ساده‌سازی این مسیر تأمین برق را دارد؛ به‌گونه‌ای که تبدیل جریان متناوب به جریان مستقیم (AC-to-DC) در سطح تأسیسات انجام شده و انرژی جریان مستقیم با ولتاژ بالاتر به نزدیکی تجهیزات رایانشی با تراکم بالا توزیع می‌شود.

شرکت NVIDIA یک انتقال تدریجی را توصیف می‌کند نه جایگزینی فوری زیرساخت‌های موجود. آخرین نقشه راه این شرکت شامل رویکردهای ترکیبی است که با تأسیسات مبتنی بر جریان متناوب (AC) موجود سازگار هستند، همچنین معماری‌های آینده‌ای که به‌طور خاص برای توزیع ۸۰۰ ولت جریان مستقیم طراحی شده‌اند.

این رویکرد ممکن است به اپراتورهای مراکز داده اجازه دهد تراکم رایانشی را افزایش دهند بدون اینکه اندازه فیزیکی زیرساخت‌های توزیع برق به‌همان نسبت افزایش یابد.

برای تأسیسات موجود، این مسیر انتقال به‌ویژه اهمیت دارد، زیرا جایگزینی کامل زیرساخت‌های برقی ممکن است هزینه‌های سرمایه‌ای قابل‌توجهی و اختلال در عملیات را به‌دنبال داشته باشد.

طراحی مس و شین‌بار اهمیت بیشتری پیدا می‌کند.
حرکت به‌سوی توزیع جریان مستقیم با ولتاژ بالاتر نیز پیامدهایی برای رساناهای الکتریکی دارد.
در سطح توان معینی، ولتاژ بالاتر به‌معنای جریان پایین‌تر است. جریان پایین‌تر می‌تواند تلفات مقاومتی را کاهش دهد و امکان استفاده از رساناهای کوچک‌تر برای انتقال همان توان را فراهم کند.

پیشینهٔ فنی NVIDIA در زمینهٔ معماری ۸۰۰ ولت جریان مستقیم، محدودیت‌های توزیع توان بسیار بالا در ولتاژهای پایین‌تر جریان مستقیم را نشان داد؛ از جمله مقدار قابل‌توجه مس مورد نیاز برای سیستم‌های شین‌بار با جریان بالا.

با این حال، کاهش جریان، نیاز به رساناهای طراحی‌شدهٔ دقیق را از بین نمی‌برد.
زیرساخت‌های هوش مصنوعی با توان بالا همچنان به اتصالات برقی قابل اعتمادی نیاز دارند که بتوانند بارهای پیوسته و گذرا با اندازهٔ قابل توجهی را تحمل کنند. شین‌بارها، سیستم‌های شین‌راه، اتصال‌دهنده‌ها و سایر اجزای هادی باید بر اساس نیازهای واقعی سیستم در زمینهٔ ولتاژ، جریان، دما، مشخصات مکانیکی و نصب طراحی شوند.

این امر برای تولیدکنندگان فرصت‌هایی ایجاد می‌کند تا راه‌حل‌های شین‌بار اختصاصی‌تری برای کاربردهای خاص توسعه دهند، نه اینکه صرفاً طرح‌های معمول ولتاژ پایین را مقیاس‌بندی کنند.

اکوسیستمی نوظهور در اطراف ۸۰۰ ولت جریان مستقیم
توسعهٔ فناوری ۸۰۰ ولت جریان مستقیم نیز دیگر یک اقدام منفردِ یک شرکت نیست، بلکه تلاشی صنعت‌گسترده است.

شرکت انویدیا گزارش داده است که با گوگل، مایکروسافت و سایر شرکت‌کنندگان صنعت از طریق پروژهٔ محاسبات باز (Open Compute Project) در حال همکاری برای توسعهٔ مشخصات و رابط‌های معماری نوظهور است. بر اساس اعلام انویدیا، بیش از ۸۰ تولیدکنندهٔ تجهیزات و شرکت‌های زیرساختی اکنون محصولاتی را در راستای آن مشخصات مربوطه توسعه می‌دهند.

توسعه رابط‌های مشترک از اهمیت بالایی برخوردار است، زیرا مراکز داده مقیاس‌بالا نیازمند اجزایی از تأمین‌کنندگان مختلف هستند تا به‌صورت قابل‌اطمینانی با یکدیگر کار کنند.

تجهیزات تبدیل توان، دستگاه‌های حفاظتی، سیستم‌های انتقال جریان (بوس‌وِی)، رساناها، اتصال‌دهنده‌ها و سیستم‌های توزیع توان در سطح رک باید در نهایت یک معماری الکتریکی یکپارچه را تشکیل دهند.

با پیشرفت استانداردها، دسترس‌پذیری اجزای سازگار می‌تواند به شتاب‌بخشیدن به پذیرش آن‌ها در پروژه‌های زیرساخت هوش مصنوعی آینده کمک کند.

۸۰۰ ولت جریان مستقیم چه معنایی برای تولید بوس‌بَر دارد؟
برای تولیدکنندگان بوس‌بَر، تحول به سمت توزیع جریان مستقیم با ولتاژ بالاتر، چندین حوزه را ایجاد می‌کند که نیازمند بررسی دقیق مهندسی هستند.

اولاً، اندازه‌گیری رسانا باید بر اساس نیازهای واقعی جریان مداوم و اوج انجام شود، نه اینکه بر اساس طراحی‌های سنتی ولتاژ پایین متکی باشد.

دوم، سیستم‌های عایق‌بندی با افزایش ولتاژ کاری از اهمیت بیشتری برخوردار می‌شوند. فاصله عایقی الکتریکی، فاصله نشت جرقه، استحکام دی‌الکتریک و مواد عایق باید مطابق با طراحی خاص سیستم و استانداردهای قابل اعمال ارزیابی شوند.

مدیریت حرارتی نیز همچنان حیاتی باقی می‌ماند. اگرچه افزایش ولتاژ می‌تواند جریان را برای سطح توان معینی کاهش دهد، اما باسبارهای پرتوان همچنان ممکن است در نقاط اتصال و تحت بارهای طولانی‌مدت تولید گرمای قابل توجهی داشته باشند.

طراحی مکانیکی نیز مورد توجه قرار می‌گیرد. مجموعه‌های بزرگ باسبار که در زیرساخت‌های تأمین انرژی مراکز داده استفاده می‌شوند، ممکن است نیازمند خم‌های دقیق، ویژگی‌های نصب، عایق‌بندی، آبکاری و رابط‌های اتصال برای ادغام با تجهیزات و سیستم‌های باسبار باشند.

این نیازها همکاری مهندسی اولیه و بررسی DFM را برای پروژه‌های الکتریکی پرتوان به‌طور فزاینده‌ای ارزشمند می‌سازند.

نگاهی به آینده
توسعه سیستم‌های ۸۰۰ ولت جریان مستقیم نشان‌دهندهٔ تغییر گسترده‌تری در رویکرد صنعت به تأمین توان برای زیرساخت‌های هوش مصنوعی است.

با افزایش تراکم توان رک‌ها در محاسبات هوش مصنوعی، معماری برقی بخشی فزاینده‌ای از طراحی مراکز داده خواهد شد.

این انتقال ناگهانی انجام نخواهد شد. زیرساخت‌های موجود، الزامات ایمنی، استانداردها، در دسترس‌بودن تجهیزات و هزینه‌های نصب همه بر سرعت پذیرش تأثیر خواهند گذاشت.

با این حال، جهت حرکت به‌وضوح مشخص‌تر می‌شود: کارخانه‌های آینده هوش مصنوعی به سیستم‌های توزیع توانی نیاز دارند که برای تراکم توان بسیار بالاتری نسبت به بسیاری از مراکز داده سنتی طراحی شده‌اند.

این امر فرصت‌های جدیدی را در سراسر زنجیره تأمین برقی ایجاد می‌کند، از تجهیزات تبدیل و حفاظت توان تا باسبارها، اتصال‌دهنده‌ها و سیستم‌های توزیع جریان بالا.

دیدگاه مهندسی کینتو
در کینتو، توسعه معماری‌های جریان مستقیم با ولتاژ بالاتر را روندی مهم برای آینده توزیع برق با توان بالا می‌دانیم.

برای مراکز داده هوش مصنوعی و سایر کاربردهای با توان بالا، طراحی باسبار نباید تنها بر اساس ظرفیت جریان انجام شود. هندسه رسانا، عایق‌بندی، روکش‌دهی، عملکرد حرارتی،
رابط‌های اتصال و قابلیت ساخت‌پذیری همگی باید به‌عنوان بخشی از سیستم الکتریکی کامل ارزیابی شوند.

کینتو راه‌حل‌های سفارشی میله‌های اتصال مسی، آلومینیومی، لایه‌ای و انعطاف‌پذیر را برای کاربردهایی که نیازمند اتصالات الکتریکی مهندسی‌شده هستند، ارائه می‌دهد.

با پیشرفت زیرساخت هوش مصنوعی به سمت تراکم توان بالاتر و معماری‌های جدید توزیع جریان مستقیم، همکاری زودهنگام در طراحی برای ساخت‌پذیری (DFM) می‌تواند به مشتریان سازنده تجهیزات اصلی (OEM) کمک کند تا قبل از آغاز تولید، هندسه میله‌های اتصال، بهره‌برداری از مواد، طراحی عایق‌بندی و فرآیندهای ساخت را بهینه‌سازی کنند.

کینتو به‌طور مداوم توسعه معماری‌های ۸۰۰ ولت جریان مستقیم و سایر معماری‌های نوظهور توان را پایش خواهد کرد و از مشتریانی که در حال توسعه نسل بعدی سیستم‌های الکتریکی با توان بالا هستند، حمایت خواهد کرد.