Vähemmän tehomuunnoksia datakeskuksiin

Nyt ja tulevaisuudessa datakeskukset tarvitsevat yhä suurempia energiamääriä toimintojensa pyörittämiseen.

Nebraska-Lincoln yliopiston tutkija Jun Wang pyrkii uusimmalla projektillaan luomaan ratkaisun, jolla on laaja-alaisia myönteisiä vaikutuksia kyseisiin yrityksiin ja ympäröiviin yhteisöihin.

Wang kehittää korkeajännitteistä puolijohdetehomoduulia – joka tunnetaan nimellä LincolnPak – joka parantaa yleistä energiatehokkuutta heti, kun sähkö saapuu datakeskukseen.

Nykypäivän suuret tekoälylaitokset saavat tyypillisesti sähköä verkosta keskijännitteellä – usein 13,8 kilovoltilla – ennen kuin se alennetaan 480 voltin vaihtovirraksi. Sieltä sähkö kulkee useiden lisämuunnosvaiheiden läpi ennen kuin se saavuttaa grafiikkasuoritinyksiköiden sirut, jotka toimivat noin 1,2 voltin tasavirralla.

"Mitä enemmän muunnosvaiheita sinulla on, sitä enemmän tehottomuutta otat käyttöön", sanoi apulaisprofessori Wang.

LincolnPak mullistaa tämän lähtöpisteen. Sen sijaan, että 13,8 kilovoltin vaihtovirta muunnetaan 480 voltin vaihtovirraksi ja muunnetaan se sitten toistuvasti uudelleen, Wangin tiimi ehdottaa sen muuntamista suoraan 800 voltin tasavirtajakeluväyläksi.

Siitä eteenpäin tarvitaan vain kaksi lisävaihetta sirutason jännitteen saavuttamiseksi. Tuloksena on vähemmän komponentteja, pienemmät häviöt ja yksinkertaisempi arkkitehtuuri, joka on linjassa seuraavan sukupolven datakeskusten tiekarttojen kanssa.

Innovaation ytimessä on yli 30 kilovolttisten puolijohteiden pakkaustekniikka. Tämä ominaisuus mahdollistaa uuden muunninpiirin, joka oli aiemmin epäkäytännöllinen. Yhdistämällä haastavimmat suurjännite-elementit yhteen edistyneeseen moduuliin LincolnPak-suunnittelu vähentää järjestelmässä tarvittavien laitteiden ja kondensaattoreiden määrää.

Ennustettu vaikutus on huomattava. Wang arvioi, että järjestelmä voisi pienentää tämän energiamuunnosvaiheen jalanjälkeä vähintään 50 %, mikä alentaisi rakennuskustannuksia ja yksinkertaistaisi jäähdytystä, koska vähemmän energiaa menee hukkaan lämpönä. Samalla toiminnan tehokkuus paranee, mikä alentaa massiivisia tekoälylaitoksia ylläpitävien yritysten kokonaiskustannuksia.

Sähkön jokapäiväisille käyttäjille LincolnPakin hyöty voi olla hienovarainen mutta merkityksellinen: tehokkaammat datakeskukset, pienempi sähköverkon kuormitus ja digitaalinen tulevaisuus, joka kuluttaa vähemmän laskeakseen enemmän.

Wang sanoi, että hän ja hänen yhteistyökumppaninsa pyrkivät paitsi esittelemään toimivaa prototyyppiä, myös siirtymään kohti kaupallistamista – mahdollisesti käynnistämään startupin moduulien lisensoimiseksi ja valmistamiseksi.

Aiheesta aiemmin:

Keskijännitekatkaisija tasavirralle

Anturiton tehokertoimen korjaus AC/DC-muuntimille