全球 AI 算力基礎(chǔ)設(shè)施革新迎來(lái)關(guān)鍵進(jìn)展。近日，納微半導(dǎo)體（Navitas Semiconductor, 納斯達(dá)克代碼：NVTS）宣布參與NVIDIA 英偉達(dá)（納斯達(dá)克股票代碼: NVDA) 下一代800V HVDC電源架構(gòu)開發(fā)，旗下GaNFast?氮化鎵和GeneSiC?碳化硅技術(shù)將為Kyber機(jī)架級(jí)系統(tǒng)內(nèi)的Rubin Ultra等GPU提供電力支持。
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NVIDIA推出的下一代800V HVDC架構(gòu)，旨在為未來(lái)AI的計(jì)算負(fù)載提供高效、可擴(kuò)展的電力傳輸能力，實(shí)現(xiàn)更高可靠性、更優(yōu)效率并簡(jiǎn)化基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)。
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現(xiàn)行的數(shù)據(jù)中心普遍采用傳統(tǒng)的54V機(jī)架內(nèi)部配電架構(gòu)，僅能支撐數(shù)百千瓦（kW）的負(fù)載。該架構(gòu)依賴體積龐大的銅制母線將低壓電力從電源模塊傳輸至計(jì)算單元。然而，當(dāng)功率需求超過(guò)200kW時(shí)，該架構(gòu)受限于功率密度、銅材用量和系統(tǒng)效率等方面的物理極限。
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為滿足日益增長(zhǎng)的AI算力需求，現(xiàn)代AI數(shù)據(jù)中心需配置吉瓦（GW）級(jí)供電系統(tǒng)。NVIDIA創(chuàng)新性地采用固態(tài)變壓器（SST）和工業(yè)級(jí)整流器，在數(shù)據(jù)中心外直接將13.8kV交流電轉(zhuǎn)換為800V高壓直流，省去多級(jí)AC/DC和DC/DC變換環(huán)節(jié)，顯著提升能效與可靠性。
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得益于800V高壓直流的高電壓特性，在相同功率傳輸要求下，可通過(guò)降低電流強(qiáng)度使銅纜直徑減少最高45%。傳統(tǒng)54V直流系統(tǒng)若需支持兆瓦級(jí)機(jī)架，將消耗超過(guò)200公斤銅材，這無(wú)法滿足吉瓦級(jí)下一代AI數(shù)據(jù)中心的可持續(xù)發(fā)展。
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800V高壓直流無(wú)需額外配置AC-DC變換器，就可直接為IT機(jī)架供電，通過(guò)DC-DC變換器降壓后為包括Rubin Ultra在內(nèi)的GPU供電。
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納微半導(dǎo)體憑借氮化鎵與碳化硅技術(shù)，已在AI數(shù)據(jù)中心供電解決方案領(lǐng)域確立領(lǐng)先地位。高功率GaNSafe?氮化鎵功率芯片集成了控制、驅(qū)動(dòng)、感測(cè)以及關(guān)鍵的保護(hù)功能，使其在高功率應(yīng)用中具備了前所未有的可靠性和魯棒性。作為全球氮化鎵功率芯片的安全巔峰，GaNSafe具有短路保護(hù)（最大延遲350ns）、所有引腳均有2kV ESD保護(hù)、消除負(fù)柵極驅(qū)動(dòng)并具備可編程的斜率控制。所有這些功能都僅通過(guò)芯片4個(gè)引腳實(shí)現(xiàn)，使得封裝可以像一個(gè)分離的氮化鎵HEMT一樣被處理，不需要額外的VCC引腳。
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在二次側(cè)DC-DC變換領(lǐng)域，納微半導(dǎo)體推出80-120V的中壓氮化鎵功率器件，專為輸出48V-54V的AI數(shù)據(jù)中心電源優(yōu)化設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)高速、高效、低占板面積的功率轉(zhuǎn)換。
憑借著在碳化硅領(lǐng)域的20年技術(shù)創(chuàng)新積累，納微GeneSiC?獨(dú)家的“溝槽輔助平面柵”技術(shù)可提供業(yè)界領(lǐng)先的溫度特性，為功率需求高、可靠性要求高的應(yīng)用提供高速、低溫升運(yùn)行的功率轉(zhuǎn)換方案。第三代快速碳化硅MOSFET相較同類產(chǎn)品不僅效率顯著提升，外殼溫度也低25°C，同時(shí)使用壽命長(zhǎng)3倍。
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納微GeneSiC??碳化硅產(chǎn)品覆蓋650V至6.5kV超高壓全電壓范圍，已在多個(gè)兆瓦級(jí)儲(chǔ)能并網(wǎng)逆變器項(xiàng)目中成功應(yīng)用。
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圖1 納微氮化鎵與碳化硅技術(shù)打造電網(wǎng)到GPU的完整電力傳輸鏈路

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2023年8月，納微半導(dǎo)體推出了一款高速、高效的3.2kW CRPS電源，相較傳統(tǒng)硅基方案體積縮小40%，適用于AI與邊緣計(jì)算場(chǎng)景。隨后發(fā)布的4.5kW CRPS電源實(shí)現(xiàn)137W/in3功率密度與超97%效率。2024年11月，納微推出全球首款8.5kW AI數(shù)據(jù)中心電源，采用氮化鎵與碳化硅技術(shù)實(shí)現(xiàn)98%效率，符合開放計(jì)算項(xiàng)目（OCP）和開放機(jī)架v3（ORv3）標(biāo)準(zhǔn)。此外，納微自研的IntelliWeave數(shù)字控制技術(shù)，與GaNSafe功率器件和第三地快速碳化硅MOSFET結(jié)合，能使PFC峰值效率高達(dá)99.3%，而功率損耗較現(xiàn)有方案降低30%。在5月21日Computex臺(tái)北國(guó)際電腦展期間，納微舉辦了“AI科技之夜”，全球首發(fā)了12kW AI數(shù)據(jù)中心電源解決方案。
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納微半導(dǎo)體首席執(zhí)行官兼聯(lián)合創(chuàng)始人Gene Sheridan表示：“納微很榮幸能夠參與到NVIDIA 800V HVDC的架構(gòu)建設(shè)當(dāng)中。我們?cè)诟吖β实壟c碳化硅領(lǐng)域的創(chuàng)新已開拓多個(gè)全球首例，并成功切入AI數(shù)據(jù)中心與電動(dòng)汽車等新興市場(chǎng)。全面的產(chǎn)品組合使我們能夠支持NVIDIA從電網(wǎng)到GPU的800V HVDC完整電力基建。衷心的感謝NVIDIA對(duì)我們技術(shù)實(shí)力與推動(dòng)數(shù)據(jù)中心供電革新的認(rèn)可?！?br /> ?
NVIDIA 800V HVDC架構(gòu)可讓端到端能效提升5%，降低70%的維護(hù)成本（由于電源故障減少），并借助HVDC與IT機(jī)架直連技術(shù)顯著降低冷卻成本。”
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