Funcionando en la dirección correcta: Arquitectura de Potencia Factorizada de 48V con multiplicación de corrientes
La alternativa de alto rendimiento a la regulación de voltaje TLVR multifásica es la Arquitectura de Potencia Factorizada (FPA) de 48 V, que utiliza la multiplicación de corriente en el PoL.
Esta arquitectura de potencia extiende 48 V desde el conector de entrada del acelerador de IA hasta el procesador de IA, reduciendo drásticamente las pérdidas térmicas en bandejas de cómputo de IA y fábricas de IA en comparación con la arquitectura de potencia de 6 V multifásica VR y bus intermedio.
La FPA utiliza dos etapas convertidoras DC-DC, pero diseñadas como regulación de voltaje seguida de transformación de voltaje, lo contrario de la arquitectura estándar de tren motriz multifásica de VR.
La etapa de regulación se implementa con un convertidor CC-CC buck-boost o buck.
La etapa de transformación se implementa con un multiplicador de corriente, que divide el bus regulado de 48 V factorizado por un factor K, en este ejemplo K = 48, lo que da lugar a un raíl nominal de suministro de procesador IA de 1 V.
El inverso del factor K es la ganancia de corriente de la etapa de transformación de voltaje.
Los multiplicadores de corriente poseen características únicas e innovadoras de alto rendimiento, incluyendo:
- Comportamiento ideal de transformadores CC-CC sin almacenamiento interno de energía
- Alta ganancia de corriente, >40 y alta densidad de corriente > 3 A/mm2 continua y 6 A/mm2 pico
- Baja impedancia de salida
- Alto ancho de banda para mejorar la agilidad de respuesta transitoria
- Respuesta transitoria de 8,6 A/ms de mejor nivel, con tasa de slew de 400 ns
- Baja EMI con un espectro de ruido limpio atribuible a la conmutación de tensión cero (ZVS) y conmutación de corriente cero (ZCS)
- Baja tensión de salida
- Resistencia térmica del módulo inferior a 0,15 °C/W
- Altura de módulo de 1,5 mm
Funcionando en la dirección correcta, 48 V FPA hacia el PoL disipa 64 veces menos calor en el bus intermedio/factorizado en comparación con la arquitectura de potencia VR multifásica de 6 V, y 576 veces menos en comparación con las soluciones emergentes de regulador de voltaje integrado (IVR) de 2 V.
Utilizando el ejemplar procesador TDP de última generación de 3 kW y TDC de 5 kA TDC, asumiendo una potencia intermedia / factorizada de 200 μΩ y resistencia al bus de plano de tierra, FPA de 48 V disipa térmicamente unos 780 mW en el bus factorizado, mientras que las soluciones multifásicas de 6 V disipan térmicamente unos 50 W en el bus intermedio.
Ahorro agregado de energía y costes – 48 V al PoL frente a 6 V al PoL a nivel de fábrica de IA
Resumiendo
Así, ahora el punto clave, la arquitectura de energía multifásica de 6 V, disipa 64 veces más calor en comparación con la arquitectura de potencia factorizada de 48 V.
Mientras que la distribución de 800 V a racks de energía sidecar de IA reduce las pérdidas térmicas, las PDN de 6 V para arquitecturas de potencia VR multifásicas están aumentando las pérdidas térmicas intermedias en el bus en 64 veces.
Parece claro que la arquitectura de potencia de procesador multifásica de 6 V multifásica de IA va en la dirección equivocada respecto a la industria urgente y al deseo social más amplio de reducir el consumo energético de fábricas de IA.
