Millisekundilise taseme mööduvad võimsuslüngad tehisintellekti serveririiuli BBU-des: miks on „hübriidne superkondensaator (LIC) + BBU” sobivam?

Tehisintellektiga serveririiulites kogetakse treening- ja järelduskoormuste vahelise kiire ümberlülitamise ajal millisekundilisi (tavaliselt 1–50 ms) voolutõuse ja alalisvoolusiinil pingelanguseid. NVIDIA mainib oma GB300 NVL72 toiteriiuli konstruktsioonis, et selle toiteriiul integreerib energiasalvestuskomponente ja töötab koos kontrolleriga, et saavutada riiuli tasemel kiire siirdevõimsuse silumine (vt viide [1]).

Inseneripraktikas saab lähedalasuva puhverkihi moodustamiseks kasutada hübriidset superkondensaatorit (LIC) + BBU-d (aku varuplokk) ja seega lahutada „mööduv reaktsioon“ ja „lühiajaline varutoide“: LIC vastutab millisekundilise kompenseerimise eest ja BBU vastutab sekundi- kuni minutitasandi ülevõtmise eest. See artikkel pakub inseneridele reprodutseeritavat valikumeetodit, põhinäitajate loendit ja kontrollpunkte. Näiteks YMIN SLF 4.0V 4500F (ühe seadme ESR≤0.8mΩ, pidev tühjendusvool 200A, parameetrid peaksid viitama spetsifikatsioonilehele [3]) pakub see konfiguratsioonisoovitusi ja võrdlevat andmetuge.

Rack BBU toiteplokid liigutavad "mööduva võimsuse silumist" koormusele lähemale.

Kuna ühe racki energiatarve ulatub sadade kilovattide tasemeni, võivad tehisintellekti töökoormused lühikese aja jooksul põhjustada vooluimpulsse. Kui siini pingelangus ületab süsteemi läviväärtust, võib see käivitada emaplaadi kaitse, graafikakaardi vead või taaskäivitused. Tipptaseme mõju vähendamiseks ülesvoolu toiteallikale ja võrgule on mõned arhitektuurid racki toiterackis kasutusele võtnud energia puhverdamise ja juhtimise strateegiaid, mis võimaldavad vooluimpulsse racki sees lokaalselt neelata ja vabastada. Selle disaini põhisõnum on: siirdeprobleemidega tuleks kõigepealt tegeleda koormusele lähimas asukohas.

Ülivõimsate (kilovatt-tasemel) GPU-dega (nt NVIDIA GB200/GB300) varustatud serverites on toitesüsteemide peamine väljakutse nihkunud traditsiooniliselt varutoitelt millisekundite ja sadade kilovattide tasemel mööduvate voolutõusude käsitlemisele. Traditsioonilised pliiakudele keskendunud BBU varutoitelahendused kannatavad reageerimiskiiruse ja võimsustiheduse kitsaskohtade all, mis on tingitud keemilise reaktsiooni viivitustest, suurest sisemisest takistusest ja piiratud dünaamilise laengu vastuvõtuvõimest. Need kitsaskohad on muutunud peamisteks teguriteks, mis piiravad ühe racki arvutusvõimsuse ja süsteemi töökindluse parandamist.

Tabel 1: Kolmetasandilise hübriidse energiasalvestusrežiimi asukoha skemaatiline diagramm riiulil asuvas BBU-s (tabeliskeem)

Arhitektuuri evolutsioon

Alates „Aku varundamisest” kuni „kolmeastmelise hübriidse energia salvestamise režiimini”

Traditsioonilised BBU-d (kondensaatoripõhised seadmed) kasutavad energia salvestamiseks peamiselt akusid. Millisekundilise võimsuse puudujäägi korral reageerivad akud, mida piiravad keemilise reaktsiooni kineetika ja samaväärne sisetakistus, sageli aeglasemalt kui kondensaatoripõhised energiasalvestusseadmed. Seetõttu on riiulipõhised lahendused hakanud kasutama astmelist strateegiat: „LIC (mööduv) + BBU (lühiajaline) + UPS/HVDC (pikaajaline)”:

Alalisvoolusiini lähedal paralleelselt ühendatud LIC: tegeleb millisekundilise võimsuskompensatsiooni ja pinge toega (kiire laadimine ja tühjendamine).

BBU (aku või muu energia salvestamine): tegeleb sekundilise kuni minutilise ülevõtmisega (süsteem, mis on loodud varukestuse jaoks).

Andmekeskuse tasemel UPS/HVDC: tagab pikemaajalise katkematu toite ja võrgupoolse reguleerimise.

See tööjaotus lahutab „kiired ja aeglased muutujad”: stabiliseerib bussi, vähendades samal ajal energiasalvestusseadmete pikaajalist koormust ja hoolduskoormust.

Põhjalik analüüs: miks YMINHübriidsed superkondensaatorid?

Ymini hübriidne superkondensaator LIC (liitiumioonkondensaator) ühendab struktuurilt kondensaatorite suure võimsusomadused elektrokeemilise süsteemi suure energiatihedusega. Mööduvate kompensatsioonide korral on koormusele vastupidamise võti vajaliku energia väljastamine sihtväärtuse Δt piires ja piisavalt suure impulssvoolu pakkumine lubatud temperatuuri tõusu ja pingelanguse vahemikus.

Suur väljundvõimsus: Kui graafikakaardi koormus järsult muutub või elektrivõrk kõigub, siis traditsiooniliste pliiakude dünaamiline laengu vastuvõtuvõime halveneb oma aeglase keemilise reaktsioonikiiruse ja suure sisemise takistuse tõttu järsult, mistõttu ei suuda nad millisekundites reageerida. Hübriidne superkondensaator suudab kohese kompensatsiooni teostada 1–50 ms jooksul, millele järgneb minutitasemel varutoiteallikas BBU varutoiteallikast, tagades stabiilse siinipinge ja vähendades oluliselt emaplaadi ja graafikakaardi krahhide ohtu.

Mahu ja kaalu optimeerimine: Kui võrrelda „ekvivalentset saadaolevat energiat (määratud V_hi→V_lo pingeakna abil) + ekvivalentset siirdeakent (Δt)“, vähendab LIC puhverkihi lahendus tavaliselt oluliselt mahtu ja kaalu võrreldes traditsioonilise akutoitega (mahu vähenemine umbes 50–70%, kaalu vähenemine umbes 50–60%, tüüpilised väärtused ei ole avalikult kättesaadavad ja vajavad projektipõhist kontrolli), vabastades riiuliruumi ja õhuvoolu ressursse. (Konkreetne protsent sõltub võrdlusobjekti spetsifikatsioonidest, konstruktsioonielementidest ja soojuse hajutamise lahendustest; soovitatav on projektipõhine kontrollimine.)

Laadimiskiiruse paranemine: LIC-l on kiire laadimis- ja tühjenemisvõime ning selle laadimiskiirus on tavaliselt suurem kui akulahendustel (kiiruse paranemine enam kui 5 korda, saavutades peaaegu kümneminutilise kiirlaadimise; allikas: hübriid-superkondensaator võrreldes tüüpiliste pliiakude väärtustega). Laadimisaeg määratakse süsteemi võimsusmarginaali, laadimisstrateegia ja termilise disaini abil. Vastuvõtu mõõdikuna on soovitatav kasutada „V_hi-ni laadimiseks kuluvat aega“ koos korduva impulsi temperatuuri tõusu hindamisega.

Pikk tsükli eluiga: LIC-l on tavaliselt pikem tsükli eluiga ja väiksemad hooldusvajadused kõrgsageduslike laadimis- ja tühjenemistingimuste korral (1 miljon tsüklit, üle 6 aasta pikkune eluiga, ligikaudu 200 korda pikem kui traditsioonilistel pliiakudel; allikas: hübriidsed superkondensaatorid võrreldes tüüpiliste pliiakudega). Tsükli eluiga ja temperatuuri tõusu piirangud sõltuvad konkreetsetest spetsifikatsioonidest ja katsetingimustest. Kogu elutsükli perspektiivist aitab see vähendada töö-, hooldus- ja rikekulusid.

Joonis 2: Hübriidse energiasalvestussüsteemi skeem:

Liitiumioonaku (teise minuti tasemega) + liitiumioonkondensaator LIC (millisekundilise tasemega puhver)

NVIDIA GB300 etalondisaini Jaapani Musashi CCP3300SC (3,8 V 3000 F) kiibil põhinev moodul pakub avalikult kättesaadavate spetsifikatsioonide kohaselt suuremat mahtuvustihedust, kõrgemat pinget ja suuremat mahtuvust: tööpinge 4,0 V ja mahtuvus 4500 F, mille tulemuseks on suurem üheelemendiline energiasalvestus ja tugevam puhverdusvõime sama mooduli suuruse piires, tagades kompromissitu millisekundilise taseme reageerimisaja.

YMIN SLF seeria hübriidsete superkondensaatorite põhiparameetrid:

Nimipinge: 4,0 V; nimimahtuvus: 4500 F

Alalisvoolu sisetakistus/ESR: ≤0,8 mΩ

Pidev tühjendusvool: 200A

Tööpinge vahemik: 4,0–2,5 V

Kasutades YMIN-i hübriidset superkondensaatoril põhinevat BBU lokaalset puhverlahendust, suudab see pakkuda alalisvoolusiinile millisekundilise akna jooksul suurt voolukompensatsiooni, parandades siini pinge stabiilsust. Võrreldes teiste sama saadaoleva energia ja siirdeaknaga lahendustega vähendab puhverkiht tavaliselt ruumikasutust ja vabastab riiuliressursse. See sobib paremini ka kõrgsageduslikuks laadimiseks ja tühjendamiseks ning kiireks taastamiseks, vähendades hoolduskoormust. Spetsiifiline jõudlus tuleks kontrollida projekti spetsifikatsioonide põhjal.

Valikujuhend: täpne sobitamine stsenaariumiga

Tehisintellekti arvutusvõimsuse äärmuslike väljakutsetega silmitsi seistes on toitesüsteemide innovatsioon ülioluline.YMINi SLF 4.0V 4500F hübriidne superkondensaator, oma kindla patenteeritud tehnoloogiaga, pakub suure jõudlusega ja väga usaldusväärset kodumaal toodetud BBU puhverkihi lahendust, mis toetab tehisintellekti andmekeskuste stabiilset, tõhusat ja intensiivset pidevat arengut.

Kui vajate üksikasjalikku tehnilist teavet, saame pakkuda: andmelehti, katseandmeid, rakenduste valiku tabeleid, näidiseid jne. Palun esitage ka oluline teave, näiteks: siini pinge, ΔP/Δt, ruumi mõõtmed, ümbritseva õhu temperatuur ja eluea spetsifikatsioonid, et saaksime kiiresti konfiguratsioonisoovitusi anda.

Küsimuste ja vastuste sektsioon

K: Tehisintellekti serveri GPU koormus võib millisekundite jooksul 150% võrra tõusta ja traditsioonilised pliiakud ei suuda sellega sammu pidada. Milline on YMIN liitiumioonakude superkondensaatorite täpne reageerimisaeg ja kuidas saavutada selline kiire tugi?

A: YMIN hübriidsed superkondensaatorid (SLF 4.0V 4500F) põhinevad füüsilisel energia salvestamise põhimõtetel ja neil on äärmiselt madal sisetakistus (≤0,8 mΩ), mis võimaldab kohest kiiret tühjenemist vahemikus 1–50 millisekundit. Kui GPU koormuse järsk muutus põhjustab alalisvoolu siini pinge järsu languse, vabastab see peaaegu viivituseta suure voolu, kompenseerides otse siini võimsust, andes seeläbi aega taustsüsteemi BBU toiteplokile ärkamiseks ja ülevõtmiseks, tagades sujuva pinge ülemineku ja vältides pingelangustest tingitud arvutusvigu või riistvarakrahhe.

Kokkuvõte selle artikli lõpus

Kohaldatavad stsenaariumid: sobib tehisintellektiga serveri riiulitaseme BBU-dele (varutoiteallikatele) stsenaariumides, kus alalisvoolusiin puutub kokku millisekundiliste mööduvate voolutõusude/pingelangustega; rakendatav hübriidse superkondensaator + BBU kohaliku puhverarhitektuuri jaoks siini pinge stabiliseerimiseks ja mööduvate pingete kompenseerimiseks lühiajaliste voolukatkestuste, võrgu kõikumiste ja GPU koormuse järskude muutuste korral.

Peamised eelised: Millisekundiline reageerimiskiirus (kompenseerib 1–50 ms mööduvaid aknaid); madal sisetakistus/suur voolutaluvus, mis parandab siini pinge stabiilsust ja vähendab ootamatute taaskäivituste ohtu; toetab kiiret laadimist ja tühjendamist ning kiiret laadimist, lühendades varutoite taastamise aega; sobib paremini kõrgsageduslike laadimis- ja tühjendamistingimuste jaoks võrreldes traditsiooniliste akulahendustega, aidates vähendada hoolduskoormust ja kogu elutsükli kulusid.

Soovitatav mudel: YMIN Square hübriidsuperkondensaator SLF 4.0V 4500F

Andmete (spetsifikatsioonide/testiaruannete/proovide) hankimine:

Ametlik veebisait: www.ymin.com
Tehniline infotelefon: 021-33617848

Viited (avalikud allikad)

[1] NVIDIA ametlik avalik teave/tehniline ajaveeb: Sissejuhatus GB300 NVL72 (Power Shelf) riiulitaseme siirdesildimisse/energia salvestamisse

[2] Avalikud aruanded meediast/institutsioonidest, näiteks TrendForce'ist: GB200/GB300-ga seotud LIC-rakendused ja tarneahela teave

[3] Shanghai YMIN Electronics pakub „SLF 4.0V 4500F hübriid-superkondensaatori spetsifikatsioone”.