Microchip và Navitas vừa giới thiệu thiết kế tham chiếu 800V DC xuống 6V DC, hướng tới các hệ thống nguồn tủ rack AI hiệu suất cao theo định hướng Open Compute Project (OCP).
Khi nhu cầu tính toán AI ngày càng tăng, các trung tâm dữ liệu phải đáp ứng đồng thời yêu cầu về công suất, mật độ phần cứng và hiệu quả sử dụng năng lượng. Điện áp 800V DC đang nổi lên như một hướng tiếp cận mới cho hệ thống cấp nguồn tủ rack, giúp giảm tổn hao trong quá trình phân phối điện và tạo điều kiện cho các máy chủ AI có công suất ngày càng lớn.
Đáp ứng xu hướng này, Microchip Technology và Navitas Semiconductor đã hợp tác phát triển một thiết kế tham chiếu chuyển đổi trực tiếp từ 800V DC xuống 6V DC. Giải pháp được thiết kế cho các hệ thống nguồn tủ rack AI, đồng thời hướng tới những yêu cầu về hiệu suất và mật độ công suất trong kiến trúc 800V DC của OCP.
Theo Microchip, thiết kế tham chiếu kết hợp bộ điều khiển nguồn kỹ thuật số, công nghệ bảo mật dựa trên phần cứng và các linh kiện GaN công suất cao của Navitas. Việc cung cấp đồng thời phần cứng, phần mềm và tài liệu kỹ thuật giúp các nhà phát triển có thể rút ngắn quá trình xây dựng nền tảng nguồn, thay vì phải phát triển toàn bộ kiến trúc từ đầu.
“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 nhiều thập kỷ”, ông Joe Thomsen, Phó chủ tịch phụ trách bộ điều khiển tín hiệu số của Microchip, nhận định.
Nền tảng mới sử dụng bộ điều khiển tín hiệu số dsPIC33AK của Microchip cùng IC bảo mật CryptoAuthentication TA100 và các FET GaNFast của Navitas. Trong đó, dsPIC33AK đảm nhiệm việc điều khiển quá trình chuyển đổi DC/DC ở tần số cao, còn TA100 cung cấp lớp bảo mật phần cứng phục vụ xác thực, khởi động an toàn và bảo vệ quá trình cập nhật firmware.
Cụ thể, dòng dsPIC33AK256MPS306 sở hữu lõi xử lý 32-bit tốc độ 200 MHz, bộ xử lý dấu phẩy động độ chính xác kép, PWM độ phân giải cao 78 ps và nhiều ADC 12-bit với tốc độ lên tới 40 MSPS. Bộ điều khiển cũng hỗ trợ các thư viện thuật toán mã hóa hậu lượng tử theo định hướng CNSA Suite 2.0 cùng các chức năng mật mã được tăng tốc bằng phần cứng, phục vụ những hệ thống điều khiển thời gian thực có kết nối mạng.
Ở tầng công suất, thiết kế sử dụng 16 FET NV6034 GaNFast điện áp 650V, điện trở dẫn 17 mΩ, được bố trí theo cấu trúc nửa cầu xếp chồng ở phía sơ cấp. Kiến trúc DFN8×8 làm mát hai mặt giúp giảm điện trở nhiệt và khai thác tốt hơn lợi thế của GaN trong các hệ thống hoạt động liên tục ở mức công suất cao.
Theo thông số công bố, nền tảng có thể đạt hiệu suất tối đa 96% ở tải đầy đủ khi vận hành tại tần số chuyển mạch 1 MHz, đồng thời đạt mật độ công suất lên tới 2.100 W/in³. Kích thước nhỏ gọn cũng cho phép module được bố trí gần bo mạch GPU, qua đó hỗ trợ cải thiện khả năng đáp ứng tải tức thời và giảm tổn hao trong quá trình phân phối điện.
Một điểm đáng chú ý nằm ở cách tiếp cận chuyển đổi trực tiếp 800V DC xuống 6V DC. Thay vì tách thành hai tầng 800V DC–50V DC và 50V DC–6V DC, thiết kế tích hợp quá trình chuyển đổi vào một hệ thống duy nhất, hướng tới việc giảm tổn hao và cải thiện hiệu suất tổng thể của chuỗi cấp nguồn.
“Công nghệ GaNFast của Navitas đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao mật độ công suất, hiệu quả và hiệu suất hệ thống khi hạ tầng AI tiếp tục mở rộng”, ông Vipin Bothra, Phó Chủ tịch Marketing Giải pháp Toàn cầu tại Navitas Semiconductor, cho biết.
Bên cạnh hiệu suất điện năng, thiết kế cũng tập trung vào vấn đề bảo mật của hệ thống nguồn kết nối. IC CryptoAuthentication TA100 hỗ trợ các chức năng như xác thực phần mềm, khởi động an toàn, tạo mã xác thực thông điệp (MAC), cập nhật firmware tin cậy và quản lý khóa cho các giao thức như TLS, đồng thời cung cấp nền tảng root-of-trust ở cấp phần cứng.
Việc đưa lớp bảo mật trực tiếp vào kiến trúc nguồn giúp các nhà phát triển giảm nhu cầu tự xây dựng những cơ chế bảo vệ nền tảng từ đầu. Đây là yếu tố ngày càng quan trọng khi hệ thống nguồn trong trung tâm dữ liệu được kết nối và quản lý bằng phần mềm, đồng thời phải đáp ứng các yêu cầu cao hơn về khả năng xác thực thiết bị và bảo vệ firmware.
Với thiết kế tham chiếu 800V DC xuống 6V DC, Microchip và Navitas đang hướng tới một trong những mắt xích quan trọng của hạ tầng AI thế hệ mới: hệ thống nguồn nhỏ gọn nhưng có khả năng xử lý công suất lớn với hiệu suất cao. Bộ tài liệu, phần cứng và phần mềm đi kèm được kỳ vọng giúp các nhà phát triển rút ngắn thời gian thử nghiệm và đưa kiến trúc nguồn 800V DC vào các hệ thống tủ rack AI nhanh hơn.