Компания Navitas Semiconductor в партнёрстве с NVIDIA разработала новую плату питания мощностью 24 кВт для поддержки экосистемы NVIDIA MGX и развития архитектуры питания 800 В в современных дата-центрах, ориентированных на нагрузки ИИ и НРС.

Решение, представленное в ходе мероприятия OCP Global Summit 2026, обеспечивает преобразование напряжения с 800 В постоянного тока напрямую в 12 В постоянного тока за один этап, исключая необходимость в промежуточном силовом каскаде на 50 В. Это повышает общую эффективность системы и сокращает занимаемое пространство, что важно в условиях высокой плотности компоновки оборудования в ИИ ЦОД.

В плате питания применяются силовые компоненты Navitas GaNFast на основе нитрида галлия (GaN). В частности, задействованы 16 транзисторов GaNFast NV6034 (650 В, 18 мОм) на первичной стороне, которые сконфигурированы в многослойной полумостовой топологии. Применен корпус DFN 8 × 8 мм с двухсторонним охлаждением, благодаря чему снижается тепловое сопротивление. Пиковая эффективность достигает 97 % при полной нагрузке, тогда как удельная мощность превышает 2000 Вт/дюйм³.

Источник изображения: Navitas

Изделие выполнено в новейшем форм-факторе NVIDIA 400 × 60 мм. Плата питания может быть интегрирована на вычислительную материнскую плату максимально близко к ИИ-ускорителям (xPU): это даёт возможность минимизировать потери и удовлетворить высокие требования по энергопотреблению. В этом случае 12 В постоянного тока подаётся непосредственно на модуль регулятора напряжения (VRM), питающий xPU.

В целом, предложенная архитектура питания повышает эффективность и надёжность систем, одновременно снижая потери мощности и общую сложность при экономии места. Изделие создано в рамках программы трансформации Navitas 2.0, цель которой заключается в том, чтобы ускорить замену устаревших кремниевых компонентов на высокомощные технологии GaN и SiC (карбид кремния) следующего поколения во всей инфраструктуре ИИ. 

Компании Microchip Technology и Navitas Semiconductor разработали эталонный дизайн преобразователя напряжения с 800 В на 6 В в соответствии со стандартом OCP. Решение, как ожидается, поможет в переходе на архитектуру LVDC, ориентированную на дата-центры нового поколения для задач ИИ.

Платформа объединяет цифровое управление питанием и технологии безопасности от Microchip с силовыми компонентами Navitas GaNFast на основе нитрида галлия (GaN). Обеспечивается преобразование напряжения 800 В непосредственно в 6 В — минуя промежуточный этап в 50 В. Это существенно сокращает потери и повышает сквозную эффективность системы.

Используются 16 транзисторов GaNFast FET (NV6034, 650 В, 17 мОм) в топологии «каскадный полумост». Корпус DFN 8 × 8 мм с двухсторонним охлаждением снижает тепловое сопротивление. Пиковая эффективность достигает 96 % при полной нагрузке на частоте переключения 1 МГц. Удельная мощность заявлена на уровне 2100 Вт/дюйм³.

Источник изображения: Microchip

В составе платформы задействованы микроконтроллеры Microchip dsPIC33AK256MPS306 с 32-бит ядром (200 МГц), модулем вычислений с двойной точностью (FPU), высокоточными ШИМ-блоками с временем отклика 78 пс и 12-битными АЦП со скоростью до 40 MSPS. Поддерживаются постквантовые криптографические алгоритмы в рамках пакета Commercial National Security Algorithm (CNSA) Suite 2.0, а также аппаратно-ускоренные криптографические функции для подключённых систем управления в реальном времени.

За безопасность отвечает микросхема шифрования Microchip TA100 CryptoAuthentication: на её основе реализованы такие функции, как аутентификация кода и безопасная загрузка (Secure Boot), генерация кодов аутентификации сообщений (MAC), защищённое обновление встроенного ПО и поддержка протоколов управления ключами, включая TLS.

Компания Renesas Electronics анонсировала изделие TP65H020G4PLSGBD D-Mode для преобразователей питания в современных дата-центрах, ориентированных на ИИ. Это, как утверждается, первое в отрасли устройство на основе нитрида галлия (GaN) с поддержкой напряжения 650 В и двусторонним охлаждением.

Новинка спроектирована с прицелом на архитектуру 800В DC (LVDC) — это новый стандарт распределения питания постоянного тока внутри ЦОД. Чип выполнен в сверхкомпактном корпусе PQFN с размерами 8 × 8 мм, а сопротивление в открытом состоянии составляет всего 20 мОм — один из лучших показателей в данном классе.

Представленное решение базируется на силовых транзисторах GaN Gen IV Plus: эта технология создана для высокомощных систем энергоснабжения, требующих экстремальной энергоэффективности и компактности. Благодаря возможности отвода тепла как с верхней, так и с нижней стороны чипа тепловое сопротивление верхней стороны сокращается на 10 % по сравнению со стандартными изделиями.

Источник изображения: Renesas Electronics

Новое устройство разработано для нагрузок мегаваттного класса, характерных для ИИ ЦОД нового поколения с напряжением питания до 700 В. Чип ориентирован на каскад промежуточных преобразователей шины (IBC) 800 В постоянного тока в 48 В, 12 В или 6 В, а также на узлы резервного питания от батарей (BBU) и конденсаторных модулей (CBU).

Renesas уже подтвердила эффективность предложенного решения на аппаратном уровне. В частности, эталонный DC/DC-преобразователь (IBC) топологии LLC мощностью 6 кВт со схемой включения постоянного трансформатора (DCX) для преобразования напряжения 800 В в 48 В достигает удельной мощности 2,6 кВт/дюйм³. При этом эффективность при полной нагрузке на 0,21 % выше, чем у аналогичного устройства на транзисторах в корпусе TOLT.

Калифорнийская компания AmberSemi, специализирующаяся на разработке полупроводниковых изделий, сообщила о создании нового чипа управления питанием под названием PowerTile для дата-центров, ориентированных на ресурсоёмкие задачи ИИ.

Решение PowerTile представляет собой конвертер DC-DC, предназначенный для использования с мощными современными процессорами. Новинка монтируется на обратной стороне системной платы непосредственно под компонентом, на который подаётся питание. AmberSemi заявляет, что благодаря такой вертикальной схеме потери мощности сокращаются более чем на 85 % по сравнению с традиционным боковым распределением питания. В результате, значительно повышается эффективность и улучшается масштабируемость ИИ-систем.

Изделие PowerTile имеет размеры 20 × 24 × 1,68 мм. Чип способен подавать до 1000 А на CPU, GPU, FPGA или другие компоненты с высоким энергопотреблением. В системе могут быть задействованы несколько экземпляров PowerTile, что обеспечивает возможность наращивания тока до 10 000 А и более. Благодаря небольшой толщине может быть использовано жидкостное охлаждение.

Источник изображений: AmberSemi

По оценкам AmberSemi, для ИИ ЦОД мощностью 500 МВт решение PowerTile может сэкономить до 225 МВт, что эквивалентно $160 млн/год. Компания сравнивает это с приблизительной годовой выработкой энергии малым модульным ядерным реактором. AmberSemi подчёркивает, что чип PowerTile разработан с учётом будущих архитектур дата-центров для ИИ, поскольку мощность таких объектов постоянно увеличивается.

Тар Кейси (Thar Casey), генеральный директор AmberSemi, отмечает, что существующие архитектуры питания с трудом справляются с быстро растущими потребностями ИИ-платформ. Это создаёт узкое место, ограничивающее дальнейшее наращивание производительности систем. PowerTile открывает путь для решения проблемы. AmberSemi планирует организовать тестирование изделия совместно с ключевыми партнёрами в конце текущего года. Поставки первых серийных образцов PowerTile начнутся в 2027-м.

Если энергоснабжение организовано неэффективно, на обеспечение работы ИИ-ускорителя мощностью 700 Вт может понадобиться и 1700 Вт. Решить это проблему поможет стартап PowerLattice, который миниатюризировал и переупаковал высоковольтные регуляторы, сообщает IEEE Spectrum. В компании утверждают, что её новые чиплеты позволяют снизить реальное энергопотребление наполовину, удвоив таким образом производительность на ватт. Чиплеты можно разместить максимально близко к вычислительным кристаллам.

Традиционные системы питания ИИ-чипов преобразуют переменный ток из сети в постоянный, а затем понижают напряжение до уровня, подходящего ускорителям (порядка 1 В). При значительном падении напряжения сила тока на финальном участке пути к чипу резко возрастает для сохранения нужного уровня мощности. Именно здесь и происходят существенные энергопотери и тепловыделение, которые можно снизить, разместив питающую электронику как можно ближе к потребителю — на расстоянии в несколько миллиметров, а не сантиметров, т.е. буквально внутри чипа.

Источник изображения: PowerLattice

PowerLattice упаковала все необходимые компоненты в один чиплет размеров с пару ластиков, которые ставятся на карандаши. Чиплеты располагаются под подложкой корпуса вычислительного чипа. Одной из ключевых задач было уменьшение индукторов, помогающих поддерживать стабильное выходное напряжение. Пришлось применять специальный магнитный сплав, позволяющий очень эффективно использовать пространство, работая на высоких частотах, в сто раз выше, чем при использовании традиционного варианта. Уникальность решения в том, что сплав сохраняет лучшие магнитные свойства на высоких частотах, чем сопоставимые материалы.

Утверждается, что полученные чиплеты более чем в 20 раз компактнее по площади, чем современные стабилизаторы. При этом толщина каждого из них составляет всего 100 мкм, что сопоставимо с толщиной волоса. Такие чиплеты действительно можно размещать очень близко к кристаллам процессора. При этом заказчики могут использовать несколько чиплетов в зависимости от прожорливости и требований конкретных чипов. Энергорасход можно снизить на 50 %, обещает компания, но эксперты пока сомневаются в этом — для достижения такого уровня экономии нужно динамическое управление электропитанием в режиме реального времени в зависимости от текущей нагрузки, что с решением PowerLattice может быть недостижимо.

Источник изображения: PowerLattice

Сейчас PowerLattice тестирует свой продукт на надёжность, а первые клиенты получат чиплеты приблизительно через два года. Intel тоже работает над модулем Fully Integrated Voltage Regulator, которая тоже помогает решить похожие проблемы. В самом стартапе Intel в качестве конкурента не рассматривается, поскольку подход у компаний разный, кроме того, Intel вряд ли будет предлагать свои решения конкурирующим производителям чипов.

Эксперты утверждают, что ещё 10 лет назад у компании не было шансов на успех, поскольку поставщики процессоров давали гарантию на них только при покупке их же модулей питания. Например, Qualcomm продавала свои чипсеты только вкупе с чипами управления питанием её же производства. Однако сейчас всё чаще практикуется гетерогенный подход, когда заказчики комбинируют компоненты разных компаний для оптимизации своих систем. Хотя поставщики уровня Intel и Qualcomm, вероятно, будут иметь фору при работе с крупными клиентами, более мелкие разработчики чипов и ИИ-инфраструктуры, возможно, будут искать альтернативные модули управления электропитанием.