Милисекундни преодни јазови во моќноста кај BBU-ата на решетки на сервери со вештачка интелигенција: Зошто е посоодветен „хибриден суперкондензатор (LIC) + BBU“?

Полиците на серверите со вештачка интелигенција доживуваат пренапонски бранови на ниво на милисекунда (обично 1–50 ms) и падови на напонот на DC шината за време на брзо префрлување помеѓу оптоварувањата за обука и инференција. NVIDIA, во својот дизајн на полиците за напојување GB300 NVL72, споменува дека нивниот полици за напојување интегрира компоненти за складирање на енергија и работи со контролер за да постигне брзо измазнување на преодната моќност на ниво на полици (видете ја референцата [1]).

Во инженерската пракса, користењето на „хибриден суперкондензатор (LIC) + BBU (Battery Reserve Unit)“ за формирање на близок бафер слој може да ги одвои „минливиот одговор“ и „краткорочната резервна моќност“: LIC е одговорен за компензација на ниво на милисекунда, а BBU е одговорен за преземање на ниво од секунда до минута. Оваа статија обезбедува репродуктивен пристап за селекција за инженерите, список на клучни индикатори и ставки за верификација. Земајќи го YMIN SLF 4.0V 4500F (единечна ESR≤0.8mΩ, континуирана струја на празнење 200A, параметрите треба да се однесуваат на спецификацискиот лист [3]) како пример, дава предлози за конфигурација и компаративна поддршка за податоци.

Rack BBU напојувањата го поместуваат „минливото измазнување на моќноста“ поблиску до товарот.

Бидејќи потрошувачката на енергија на еден решетка достигнува ниво од стотици киловати, оптоварувањата со вештачка интелигенција можат да предизвикаат скокови на струјата за кратко време. Ако падот на напонот на магистралата го надмине прагот на системот, тоа може да предизвика заштита на матичната плоча, грешки во графичкиот процесор или рестартирање. За да се намалат влијанијата на врвовите врз напојувањето на горниот дел од системот и мрежата, некои архитектури воведуваат стратегии за баферирање и контрола на енергијата во рамките на решетката за напојување, дозволувајќи скоковите на енергија да бидат „апсорбирани и ослободени локално“ во рамките на решетката. Основната порака на овој дизајн е: минливите проблеми треба прво да се решат на локацијата најблиску до товарот.

Кај серверите опремени со ултра-висока моќност (ниво на киловат) на графички процесори како што се NVIDIA GB200/GB300, основниот предизвик со кој се соочуваат енергетските системи се префрли од традиционалната резервна моќност кон справување со минливи пренапони на моќност на милисекунди и стотици киловати. Традиционалните решенија за резервна моќност на BBU, центрирани на оловно-киселински батерии, страдаат од тесни грла во брзината на одговор и густината на моќност поради вродени доцнења во хемиските реакции, висок внатрешен отпор и ограничени можности за динамичко прифаќање на полнење. Овие тесни грла станаа клучни фактори што го ограничуваат подобрувањето на моќноста на еднорешетката компјутерска обработка и сигурноста на системот.

Табела 1: Шематски дијаграм на локацијата на тристепениот хибриден режим на складирање на енергија во решеткастата BBU (табеларен дијаграм)

Еволуција на архитектурата

Од „Резервна батерија“ до „Тростепен хибриден режим на складирање енергија“

Традиционалните BBU првенствено се потпираат на батерии за складирање на енергија. Соочени со недостиг на енергија од милисекунди, батериите, ограничени од кинетиката на хемиските реакции и еквивалентниот внатрешен отпор, честопати реагираат побавно од складирањето енергија базирано на кондензатори. Затоа, решенијата на решеткастиот систем почнаа да усвојуваат повеќестепена стратегија: „LIC (минлив) + BBU (кратковременски) + UPS/HVDC (долговременски)“:

LIC поврзан паралелно во близина на DC магистралата: се справува со компензација на моќност на милисекундно ниво и поддршка на напон (полнење и празнење со голема брзина).

BBU (батерија или друго складирање на енергија): се справува со преземање од второ до минутно ниво (систем дизајниран за времетраење на резервна копија).

UPS/HVDC на ниво на центар за податоци: се справува со долгорочно непрекинато напојување и регулација од страната на мрежата.

Оваа поделба на трудот ги одвојува „брзите променливи“ и „бавните променливи“: стабилизирање на магистралата, а воедно намалување на долгорочниот стрес и притисокот за одржување врз единиците за складирање на енергија.

Длабинска анализа: Зошто YMINХибридни суперкондензатори?

Хибридниот суперкондензатор LIC (литиум-јонски кондензатор) на ymin структурно ги комбинира карактеристиките на висока моќност на кондензаторите со високата густина на енергија на електрохемискиот систем. Во сценарија на преодна компензација, клучот за издржување на оптоварувањето е: испорачување на потребната енергија во рамките на целната вредност Δt и испорака на доволно голема импулсна струја во рамките на дозволениот опсег на зголемување на температурата и пад на напонот.

Висока излезна моќност: Кога оптоварувањето на графичката картичка нагло се менува или електричната мрежа флуктуира, традиционалните оловно-киселински батерии, поради нивната бавна брзина на хемиска реакција и висок внатрешен отпор, доживуваат брзо влошување на нивната способност за динамичко прифаќање на полнење, што резултира со неможност за одговор во милисекунди. Хибридниот суперкондензатор може да заврши моментална компензација во рок од 1-50ms, проследено со резервна моќност на ниво на минута од резервното напојување на BBU, обезбедувајќи стабилен напон на шината и значително намалувајќи го ризикот од пад на матичната плоча и графичката картичка.

Оптимизација на волуменот и тежината: При споредување на „еквивалентна достапна енергија (утврдена од прозорецот за напон V_hi→V_lo) + еквивалентен преоден прозорец (Δt)“, решението на LIC бафер слојот обично значително го намалува волуменот и тежината во споредба со традиционалната резервна копија на батерии (намалување на волуменот од приближно 50%–70%, намалување на тежината од приближно 50%–60%, типичните вредности не се јавно достапни и бараат верификација на проектот), ослободувајќи простор на решетка и ресурси за проток на воздух. (Специфичниот процент зависи од спецификациите, структурните компоненти и решенијата за дисипација на топлина на објектот за споредба; се препорачува верификација специфична за проектот.)

Подобрување на брзината на полнење: LIC поседува можности за полнење и празнење со голема брзина, а неговата брзина на полнење е обично поголема од онаа на решенијата за батерии (подобрување на брзината повеќе од 5 пати, постигнување брзо полнење од близу десет минути; извор: хибриден суперкондензатор наспроти типични вредности на оловно-киселински батерии). Времето на полнење се одредува според маргината на моќност на системот, стратегијата за полнење и термичкиот дизајн. Се препорачува да се користи „времето потребно за полнење до V_hi“ како метрика за прифаќање, во комбинација со евалуација на повторено импулсно зголемување на температурата.

Долг век на траење: LIC обично покажува подолг век на траење и помали барања за одржување под услови на полнење и празнење со висока фреквенција (1 милион циклуси, над 6 години животен век, приближно 200 пати повеќе од традиционалните оловно-киселински батерии; извор: Хибридни суперкондензатори во споредба со типичните оловно-киселински батерии). Животниот век и ограничувањата за зголемување на температурата се предмет на специфични спецификации и услови за тестирање. Од перспектива на целосен животен циклус, ова помага да се намалат трошоците за работа и одржување, како и трошоците за дефекти.

Слика 2: Шема на хибриден систем за складирање на енергија:

Литиум-јонска батерија (ниво од секунда во минута) + литиум-јонски кондензатор LIC (бафер од милисекундно ниво)

Базиран на јапонскиот Musashi CCP3300SC (3.8V 3000F) од референтниот дизајн на NVIDIA GB300, тој се одликува со поголема густина на капацитет, повисок напон и поголем капацитет во своите јавно достапни спецификации: работен напон од 4.0V и капацитет од 4500F, што резултира со поголемо складирање на енергија во една ќелија и посилни можности за баферирање во рамките на истата големина на модулот, обезбедувајќи бескомпромисен одзив на милисекундно ниво.

Клучни параметри на хибридните суперкондензатори од серијата YMIN SLF:

Номинален напон: 4.0V; Номинален капацитет: 4500F

Внатрешен отпор/ESR на еднонасочна струја: ≤0,8mΩ

Континуирана струја на празнење: 200A

Опсег на работен напон: 4,0–2,5V

Користејќи го хибридното решение за локален бафер BBU базирано на суперкондензатори на YMIN, може да обезбеди компензација на висока струја на DC шината во рамките на милисекунден прозорец, подобрувајќи ја стабилноста на напонот на шината. Во споредба со други решенија со иста достапна енергија и преоден прозорец, бафер слојот обично го намалува зафаќањето на просторот и ослободува ресурси на решетка. Исто така е посоодветен за високофреквентно полнење и празнење и барања за брзо обновување, намалувајќи го притисокот за одржување. Специфичните перформанси треба да се потврдат врз основа на спецификациите на проектот.

Водич за избор: Прецизно усогласување со сценариото

Соочувајќи се со екстремните предизвици на компјутерската моќ на вештачката интелигенција, иновациите во системите за напојување се од клучно значење.Хибриден суперкондензатор SLF 4.0V 4500F од YMIN, со својата солидна сопствена технологија, обезбедува високо-перформансно, високо сигурно домашно произведено решение за BBU бафер слој, обезбедувајќи основна поддршка за стабилна, ефикасна и интензивна континуирана еволуција на центрите за податоци со вештачка интелигенција.

Доколку ви се потребни детални технички информации, можеме да ви обезбедиме: листови со податоци, податоци за тестирање, табели за избор на апликации, примероци итн. Ве молиме, наведете ги и клучните информации како што се: напон на шината, ΔP/Δt, димензии на просторот, температура на околината и спецификации за животниот век, за да можеме брзо да ви дадеме препораки за конфигурација.

Секција за прашања и одговори

П: Оптоварувањето на графичката картичка (GPU) на AI сервер може да се зголеми за 150% во милисекунди, а традиционалните оловно-киселински батерии не можат да го издржат тоа. Кое е специфичното време на одговор на YMIN литиум-јонските суперкондензатори и како се постигнува оваа брза поддршка?

A: YMIN хибридните суперкондензатори (SLF 4.0V 4500F) се потпираат на принципите за физичко складирање на енергија и имаат екстремно низок внатрешен отпор (≤0.8mΩ), овозможувајќи моментално празнење со голема брзина во опсег од 1-50 милисекунди. Кога ненадејна промена во оптоварувањето на графичкиот процесор предизвикува нагло опаѓање на напонот на еднонасочната шина, може да ослободи голема струја речиси без задоцнување, директно компензирајќи ја моќноста на шината, со што се купува време за напојувањето на задната страна на BBU да се разбуди и да преземе контрола, обезбедувајќи непречен премин на напонот и избегнувајќи пресметковни грешки или хардверски падови предизвикани од падови на напонот.

Резиме на крајот од овој напис

Применливи сценарија: Погодно за BBU (резервни единици за напојување) на ниво на rack на AI сервер во сценарија каде што DC шината се соочува со минливи пренапони/падови на напон од милисекундно ниво; применливо за локална бафер архитектура „хибриден суперкондензатор + BBU“ за стабилизација на напонот на шината и минлива компензација при краткорочни прекини на напојувањето, флуктуации на мрежата и ненадејни промени во оптоварувањето на графичката картичка.

Основни предности: Брз одзив на милисекундно ниво (компензација за преодни прозорци од 1-50ms); низок внатрешен отпор/можност за висока струја, подобрување на стабилноста на напонот на шината и намалување на ризикот од неочекувани рестартирања; поддржува полнење и празнење со голема брзина и брзо полнење, скратувајќи го времето за обновување на резервната енергија; посоодветен за услови на полнење и празнење со висока фреквенција во споредба со традиционалните решенија за батерии, помагајќи да се намалат притисокот за одржување и вкупните трошоци за животниот циклус.

Препорачан модел: YMIN Square Hybrid Supercondenser SLF 4.0V 4500F

Собирање податоци (Спецификации/Извештаи од тестирање/Примери):

Официјална веб-страница: www.ymin.com
Техничка телефонска линија: 021-33617848

Референци (јавни извори)

[1] Официјални јавни информации/технички блог на NVIDIA: Вовед во GB300 NVL72 (Power Shelf) транзиентно измазнување/складирање енергија на ниво на решетка

[2] Јавни извештаи од медиуми/институции како што е TrendForce: GB200/GB300 поврзани апликации за LIC и информации за синџирот на снабдување

[3] Шангај YMIN Electronics ги обезбедува „Спецификациите за хибридниот суперкондензатор SLF 4.0V 4500F“