إمدادات الطاقة للخوادم: القوة الدافعة الأساسية في عصر الذكاء الاصطناعي

في عصر الذكاء الاصطناعي، فرض النمو السريع لكثافة الحوسبة واستهلاك الطاقة تحديات غير مسبوقة على إمدادات طاقة الخوادم. ووفقًا للإحصاءات، من المتوقع أن يصل سوق إمدادات طاقة الخوادم العالمي إلى 31.6 مليار يوان صيني بحلول عام 2025، حيث تمثل السوق الصينية 9.1 مليار يوان صيني. وراء هذا النمو في السوق الطلب القوي على إمدادات الطاقة الفعالة والمستقرة في مراكز البيانات. تتطلب خوادم الذكاء الاصطناعي طاقة حوسبة أعلى، مما يعني أيضًا استهلاكًا أعلى للطاقة. ونتيجة لذلك، أصبحت إمدادات طاقة الخوادم مكونًا أساسيًا لا غنى عنه في مراكز البيانات.

الطلب المرتفع على الطاقة يدفع الابتكار التكنولوجي في إمدادات الطاقة للخوادم

مع زيادة تعقيد مهام الحوسبة بالذكاء الاصطناعي، ترتفع أيضًا متطلبات الطاقة لإمدادات طاقة الخادم. تكافح إمدادات الطاقة التقليدية القائمة على السيليكون لتلبية هذه المطالب، وخاصة من حيث كثافة الطاقة العالية والكفاءة. على سبيل المثال، وصل متوسط ​​طاقة رف خادم الذكاء الاصطناعي 6U إلى 10.5 كيلو وات، وهو ما يعادل استهلاك الكهرباء السنوي لـ 100 شخص. لتلبية هذه المطالب، يخضع تصميم مصدر الطاقة للابتكار التكنولوجي، مع ظهور مواد أشباه الموصلات من الجيل الثالث مثل نتريد الغاليوم (الجاليوم) وكربيد السيليكون (كربيد السيليكون) كخيارات رئيسية جديدة. تحقق أجهزة الجاليوم عادةً كفاءة طاقة تبلغ 94٪ ويمكنها تقليل الحجم المادي لوحدات الطاقة بنسبة 40٪.

نتريد الجاليوم وكربيد السيليكون: نجوم المستقبل في مجال إمدادات الطاقة للخوادم

تتزايد أهمية نتريد الغاليوم (الجاليوم) وكربيد السيليكون (كربيد السيليكون) بسرعة في مجال إمدادات الطاقة للخوادم. تجعل خصائص فجوة النطاق الواسعة لـ الجاليوم منه مادة ممتازة في تطبيقات الجهد العالي والتردد العالي، مما يقلل بشكل كبير من مقاومة التوصيل وخسائر التبديل، وبالتالي تحسين كفاءة الطاقة. على سبيل المثال، تتمتع وحدة تزويد الطاقة للخوادم الجاليوم 3000 وات من هواوي، المستندة إلى تصميم مفتاح الجاليوم من إنفينيون، بكثافة طاقة تتجاوز 90 وات/بوصة مكعبة، مع كفاءة طاقة تزيد عن 94%.

على النقيض من ذلك، فإن كربيد السيليكون، بجهد انهياره وسرعة التبديل الأعلى، مفيد في التطبيقات عالية الطاقة التي تزيد عن 4 كيلو وات. على سبيل المثال، أطلقت إنفينيون مؤخرًا موسفت كربيد السيليكون 2000V، بجهد انهيار يتجاوز بكثير 650V لـ الجاليوم، وهو مناسب لأنظمة يو بي إس المعيارية التي تتطلب مستويات عالية من الجهد. لا تعمل أجهزة كربيد السيليكون على تحسين كفاءة الطاقة فحسب، بل تحافظ أيضًا على استقرار أعلى للنظام عند الحمل الكامل، وهو أمر بالغ الأهمية للتطبيقات ذات كثافات الطاقة التي تتجاوز 135 واط/بوصة مكعبة.

تحديات الطاقة في مراكز البيانات والابتكار في إمدادات الطاقة للخوادم

تتزايد متطلبات الطاقة في مراكز البيانات بسرعة، وخاصة تلك التي تدفعها خوادم الذكاء الاصطناعي. على سبيل المثال، تتمتع وحدة معالجة الرسوميات B200 الذكاء الاصطناعي التي أصدرتها نفيديا مؤخرًا باستهلاك طاقة كامل يصل إلى 1200 وات، بينما يصل إجمالي استهلاك الطاقة لمنصة الأجهزة دي جي اكس B200 التي تحتوي على 8 وحدات معالجة رسوميات إلى 14.3 كيلو وات. تجعل مثل هذه المتطلبات العالية للطاقة تصميمات إمدادات الطاقة التقليدية غير مستدامة، مما يستلزم تصميمات إمدادات طاقة خادم أكثر تقدمًا، مثل هياكل معامل القدرة على التنافس (تصحيح معامل القدرة) بدون جسر. تحقق وحدة الطاقة سي بي آر إس 185 3200W من نافيتاس أشباه الموصلات، بناءً على هذا التصميم، كثافة طاقة تبلغ 100 وات/بوصة مكعبة، مع كفاءة تتجاوز 96%، وهو أمر مهم لتحسين كفاءة الطاقة في مركز البيانات.

اتجاهات سوق إمدادات الطاقة للخوادم: من أشباه الموصلات القائمة على السيليكون إلى أشباه الموصلات من الجيل الثالث

مع تقدم تكنولوجيا الذكاء الاصطناعي، يخضع سوق إمدادات الطاقة للخوادم لتحول كبير. وعلى الرغم من هيمنة إمدادات الطاقة القائمة على السيليكون حاليًا، إلا أن تطبيق مواد أشباه الموصلات من الجيل الثالث يتوسع بسرعة. ووفقًا لأبحاث السوق، من المتوقع أن تزيد حصة السوق من وحدات الطاقة الجاليوم وSiC بشكل كبير بحلول عام 2025. يمكن لهذه المواد الجديدة تحسين كفاءة الطاقة بشكل كبير وتقليل استهلاك الطاقة في مراكز البيانات. على سبيل المثال، يمكن لأحدث وحدات يو بي إس المصنوعة من كربيد السيليكون زيادة الكفاءة إلى أكثر من 98٪ مع تقليل حجم النظام بنسبة 30٪، وهو أمر بالغ الأهمية لخفض التكلفة الإجمالية للملكية (التكلفة الإجمالية للملكية) لمراكز البيانات.

مستقبل إمدادات الطاقة للخوادم: التحرك نحو 10 كيلو وات وكثافة طاقة أعلى

مع استمرار نمو متطلبات الطاقة لخوادم الذكاء الاصطناعي، ستتجاوز إمدادات الطاقة للخوادم المستقبلية حدود الطاقة الحالية، وتتحرك نحو 10 كيلو وات أو حتى أعلى. تخطط شركة نافيتاس أشباه الموصلات لإطلاق منصة طاقة للخوادم تدعم 8-10 كيلو وات بحلول نهاية هذا العام، مع كثافة طاقة تتجاوز 135 وات/بوصة مكعبة وكفاءة تصل إلى أكثر من 97% عند التحميل الكامل. ستجمع هذه المنصات الجديدة بين تقنيات الجاليوم وSiC لضمان إمداد طاقة فعال مع تقليل حجم وحدات الطاقة بشكل أكبر، مما يوفر دعمًا قويًا للطاقة لخوادم الذكاء الاصطناعي.

الفوائد البيئية وتوفير الطاقة من الابتكارات التكنولوجية لإمدادات الطاقة للخوادم

لا تقدم تقنية أشباه الموصلات من الجيل الثالث تحسينات كبيرة في الأداء فحسب، بل إنها تقلل أيضًا بشكل كبير من البصمة الكربونية لمراكز البيانات. على سبيل المثال، تعمل إمدادات الطاقة للخوادم الجاليوم، بكفاءتها العالية وتصميمها المدمج، على تقليل استهلاك الطاقة في مراكز البيانات مع خفض متطلبات التبريد، وهو أمر مهم بشكل خاص في سياق اللوائح البيئية العالمية الصارمة بشكل متزايد. ومن المتوقع أن تعمل إمدادات الطاقة للخوادم التي تستخدم أشباه الموصلات من الجيل الثالث على تقليل استهلاك الطاقة في مراكز البيانات بنسبة 15% إلى 20%، وهو ما لا يساعد فقط في الحفاظ على الطاقة ولكن أيضًا يقلل من تكاليف التشغيل.

فعالية تكلفة مصادر الطاقة الفعالة للخادم

مع تقدم تكنولوجيا إمداد الطاقة للخوادم، وخاصة مع تطبيق الجاليوم وSiC، من المتوقع أن تنخفض تكاليف تشغيل مراكز البيانات بشكل كبير. تعمل وحدات الطاقة عالية الكفاءة على تقليل هدر الطاقة، مما يقلل من نفقات الكهرباء. على سبيل المثال، يحقق مصدر طاقة الخادم بقوة 3200 وات باستخدام أحدث تكنولوجيا الجاليوم كفاءة تزيد عن 96% في نطاق الحمل 20%-60%، وهو ما يتجاوز بكثير معيار 80PLUS التيتانيوم. وهذا يعني أن مراكز البيانات يمكنها التحكم بشكل فعال في تكاليف الطاقة مع الحفاظ على الحوسبة عالية الأداء، مما يحسن العائد الإجمالي على الاستثمار (عائد الاستثمار).

تكثيف المنافسة العالمية في سوق إمدادات الطاقة للخوادم

في ظل الطلب المتزايد في السوق في عصر الذكاء الاصطناعي، أصبحت المنافسة في سوق إمدادات الطاقة للخوادم شرسة بشكل متزايد. وتستثمر الشركات المصنعة الكبرى بكثافة في البحث والتطوير في تكنولوجيا الجاليوم وSiC للاستحواذ على حصة في السوق. وقد أصدرت شركات مثل إنفينيون وNavitas أشباه الموصلات بالفعل العديد من وحدات الطاقة عالية الأداء لتلبية متطلبات إمدادات الطاقة عالية الطاقة وعالية الكثافة لخوادم الذكاء الاصطناعي المستقبلية. وفي السنوات القادمة، سيشهد السوق المزيد من الاختراقات في تكنولوجيا إمدادات الطاقة القائمة على أشباه الموصلات من الجيل الثالث، مما يعزز الأداء العام وموثوقية إمدادات طاقة الخادم.

تحديات وفرص سلسلة التوريد في إمدادات الطاقة للخوادم

مع النمو السريع للطلب على مواد أشباه الموصلات من الجيل الثالث، يواجه سوق إمدادات الطاقة للخوادم تحديات في سلسلة التوريد. إن إمدادات المواد الخام لأجهزة الجاليوم وSiC محدودة، وقد تؤدي عملية التصنيع المعقدة إلى إبطاء طرح المنتجات الجديدة في السوق. ومع ذلك، فإن هذا يقدم أيضًا فرصًا للتعاون الاستراتيجي والاستثمار في توسيع القدرة. على مدى السنوات الخمس المقبلة، من المتوقع أن تعمل شركات تصنيع إمدادات الطاقة للخوادم العالمية الكبرى على تسريع الإنتاج الضخم لمواد أشباه الموصلات من الجيل الثالث، مما يدفع الصناعة ككل نحو كفاءة أعلى.

الاستنتاج: اتجاه تطوير إمدادات الطاقة للخوادم في عصر الذكاء الاصطناعي

في عصر الذكاء الاصطناعي، يعد الابتكار التكنولوجي في إمدادات الطاقة للخوادم أمرًا بالغ الأهمية. توفر مواد أشباه الموصلات من الجيل الثالث مثل الجاليوم و كربيد السيليكون إمكانيات جديدة لتصميم إمدادات الطاقة عالية الكثافة والكفاءة. مع استمرار توسع تطبيقات الذكاء الاصطناعي العالمية، سيستمر سوق إمدادات الطاقة للخوادم في النمو، ويجب على الشركات اغتنام هذا الاتجاه من خلال تبني تقنية أشباه الموصلات من الجيل الثالث بنشاط للبقاء في المقدمة في السوق شديدة المنافسة. في المستقبل، ستتطور إمدادات طاقة الخوادم نحو كثافات طاقة أعلى وكفاءة أعلى، مما يوفر دعمًا قويًا للتشغيل المستقر لمراكز البيانات.