Việc chuyển đổi sang hệ thống nguồn tủ rack 800V DC đang được xem là một xu thế mới của các trung tâm dữ liệu AI, khi phải mở rộng quy mô để hỗ trợ các cụm GPU công suất lớn. Các hệ thống nguồn tủ rack 800V này sẽ giúp nâng cao hiệu suất phân phối, tăng mật độ công suất và hỗ trợ các thiết kế máy chủ thế hệ mới.

Nhận định về điều này, ông Joe Thomsen - Phó chủ tịch phụ trách bộ phận bộ điều khiển tín hiệu số của Microchip Technology - cho biết: việc tối ưu hóa hạ tầng AI đang dẫn tới một trong những chuyển đổi kiến trúc nguồn điện quan trọng nhất mà lĩnh vực trung tâm dữ liệu từng trải qua trong suốt nhiều thập kỷ qua.

Để thúc đẩy quá trình chuyển đổi này, Microchip Technology và Navitas Semiconductor mới đây đã hợp tác phát triển một thiết kế tham chiếu 800V DC sang 6V DC dành cho các ứng dụng nguồn tủ rack AI trong trung tâm dữ liệu.

Nền tảng này kết hợp các công nghệ kiểm soát nguồn điện và bảo mật kỹ thuật số của Microchip với các thiết bị nguồn GaNFast gallium nitride (GaN) của Navitas để mang đến cho các nhà phát triển một lộ trình thực tiễn trong triển khai chuyển đổi nguồn điện có hiệu quả cao phù hợp với tiêu chuẩn Open Compute Project (OCP) 800V DC. Được trang bị phần cứng, phần mềm và tài liệu thiết kế tham chiếu, giải pháp này góp phần hạ thấp rủi ro thiết kế, rút ngắn chu kỳ phát triển sản phẩm và đẩy nhanh tốc độ triển khai hạ tầng AI thế hệ mới.

"Khi hệ sinh thái này chuyển đổi sang các hệ thống nguồn tủ rack có điện áp cao hơn, các nhà phát triển cần có những giải pháp kiểm soát và bảo mật đã được kiểm chứng để hạ thấp rủi ro triển khai. Chương trình hợp tác của chúng tôi với Navitas kết hợp các năng lực điều khiển kỹ thuật số, bảo mật dựa trên phần cứng và chuyển đổi nguồn GaN tiên tiến để giúp khách hàng đưa hệ thống nguồn tủ rack 800V ra thị trường nhanh hơn", ông Joe Thomsen nói.

Cốt lõi của nền tảng tham chiếu là bộ điều khiển tín hiệu số (DSC) dsPIC33AK của Microchip và IC bảo mật CryptoAuthentication TA100, kết hợp với các IC FET GaNFast của Navitas. dsPIC33AK cung cấp khả năng điều khiển nguồn kỹ thuật số ổn định cho chuyển đổi DC/DC ở tần số, hiệu suất cao, trong khi TA100 tạo nên nền tảng phần cứng tin cậy cho hoạt động xác thực, khởi động an toàn và cập nhật firmware được bảo vệ.

Khi được kết hợp cùng với nhau, các công nghệ này tạo nên nền tảng kiểm soát chính xác và bảo mật cần thiết cho thiết kế nguồn OCP được kết nối. Dòng sản phẩm dsPIC33AK256MPS306 được trang bị lõi xử lý 32-bit 200 MHz với khả năng xử lý dấu phẩu động (FPU) có độ chính gấp đôi, Bộ điều chế độ rộng xung (PWM) độ phân giải cao 78 ps và nhiều Bộ chuyển đổi Analog-to-Số (ADC) 12-bit hoạt động ở tốc độ lên đến 40 MSPS. Các thiết bị này bao gồm cả khả năng hỗ trợ thư viện cho các thuật toán mã hóa hậu lượng tử được khuyến nghị theo tiêu chuẩn CNSA (Commercial National Security Algorithm) Suite 2.0 và các chức năng mật mã tăng tốc phần cứng cho các thiết kế điều khiển thời gian thực được kết nối.

Bên cạnh đó, PDB này được cấp nguồn bởi 16 × NV6034, 650 V, 17 mΩ GaNFast FETs trong cấu trúc nửa cầu xếp chồng ở phía chính. Giải pháp làm mát hai mặt DFN8×8 nâng cao lợi thế hiệu năng của GaN nhờ khả năng giảm điện trở nhiệt, cho phép vận hành hệ thống nguồn liên tục với công suất cao hơn trong khi vẫn duy trì hiệu suất vượt trội. PDB này có thể đạt hiệu suất đỉnh lên đến 96% khi đầy tải với tần số chuyển mạch 1 MHz, cho phép đạt được mật độ công suất 2.100 W/in.

Mỏng hơn khoảng 20% so với một chiếc điện thoại di động, thiết kế siêu nhỏ này cho phép tích hợp cực kỳ chặt chẽ với bo mạch GPU, qua đó tối đa hóa hiệu suất quá độ và nâng cao hiệu quả phân phối điện. Cách tiếp cận hệ thống của Navitas giúp chuyển hóa những tiến bộ công nghệ GaN thành những cải tiến cụ thể về hiệu suất, mật độ công suất, hiệu suất quá độ và tổng chi phí sở hữu. Chuyển đổi trực tiếp từ 800V DC sang 6V DC kết hợp cả giai đoạn chuyển đổi từ 800V DC sang 50V DC và từ 50V DC sang 6V DC vào một bộ chuyển đổi, qua đó đạt được hiệu suất đầu cuối cao hơn.

Bảo mật dựa trên phần cứng được tích hợp thông qua IC CryptoAuthentication TA100 của Microchip, cho phép các nhà phát triển xây dựng nền tảng tin cậy cho công tác xác thực và bảo vệ hệ thống mà không cần phải phát triển lại các khả năng này từ đầu. Thiết bị TA100 hỗ trợ xác thực mã phần mềm, bao gồm khởi động an toàn, tạo mã xác thực tin điện (MAC), cập nhật firmware tin cậy, cùng khả năng hỗ trợ nhiều giao thức quản lý khóa như Bảo mật Lớp Truyền tải (TLS) và các hoạt động dựa trên con chip bảo đảm độ tin cậy (root-of-trust).

Thiết kế tham chiếu của Microchip và Navitas chính là tiền đề để phát triển các hệ thống nguồn tủ rack nhỏ gọn, điện áp cao, công suất lớn cho các trung tâm dữ liệu AI. Thiết kế này được hỗ trợ bởi bảng mạch, phần mềm và tài liệu tham chiếu.