Τα rack διακομιστών τεχνητής νοημοσύνης (AI) αντιμετωπίζουν υπερτάσεις ισχύος σε επίπεδο χιλιοστών του δευτερολέπτου (συνήθως 1–50 ms) και πτώσεις τάσης διαύλου DC κατά την ταχεία εναλλαγή μεταξύ φορτίων εκπαίδευσης και συμπερασμάτων. Η NVIDIA, στο σχεδιασμό rack ισχύος GB300 NVL72, αναφέρει ότι το rack ισχύος ενσωματώνει στοιχεία αποθήκευσης ενέργειας και συνεργάζεται με έναν ελεγκτή για να επιτύχει ταχεία μεταβατική εξομάλυνση ισχύος σε επίπεδο rack (βλ. αναφορά [1]).
Στην πρακτική της μηχανικής, η χρήση ενός «υβριδικού υπερπυκνωτή (LIC) + BBU (Μονάδα Εφεδρικής Μπαταρίας)» για τον σχηματισμό ενός κοντινού στρώματος buffer μπορεί να αποσυνδέσει την «παροδική απόκριση» και την «βραχυπρόθεσμη εφεδρική ισχύ»: η LIC είναι υπεύθυνη για την αντιστάθμιση σε επίπεδο χιλιοστών του δευτερολέπτου και η BBU είναι υπεύθυνη για την ανάληψη σε επίπεδο δευτερολέπτου έως λεπτού. Αυτό το άρθρο παρέχει μια αναπαραγώγιμη προσέγγιση επιλογής για τους μηχανικούς, μια λίστα βασικών δεικτών και στοιχεία επαλήθευσης. Λαμβάνοντας ως παράδειγμα το YMIN SLF 4.0V 4500F (μονάδα ESR≤0.8mΩ, συνεχές ρεύμα εκφόρτισης 200A, οι παράμετροι πρέπει να αναφέρονται στο φύλλο προδιαγραφών [3]), παρέχει προτάσεις διαμόρφωσης και συγκριτική υποστήριξη δεδομένων.
Τα τροφοδοτικά BBU σε rack μετακινούν την «εξομάλυνση της παροδικής ισχύος» πιο κοντά στο φορτίο.
Καθώς η κατανάλωση ενέργειας σε ένα μόνο rack φτάνει τα εκατοντάδες κιλοβάτ, τα φόρτα εργασίας τεχνητής νοημοσύνης μπορούν να προκαλέσουν αιχμές ρεύματος σε σύντομο χρονικό διάστημα. Εάν η πτώση τάσης του διαύλου υπερβεί το όριο του συστήματος, μπορεί να ενεργοποιήσει την προστασία της μητρικής πλακέτας, σφάλματα GPU ή επανεκκινήσεις. Για να μειωθούν οι επιπτώσεις των αιχμών στην παροχή ρεύματος ανάντη και στο δίκτυο, ορισμένες αρχιτεκτονικές εισάγουν στρατηγικές buffering και ελέγχου ενέργειας εντός του rack power rack, επιτρέποντας στις αιχμές ισχύος να «απορροφώνται και να απελευθερώνονται τοπικά» εντός του rack. Το βασικό μήνυμα αυτού του σχεδιασμού είναι: τα παροδικά προβλήματα θα πρέπει να αντιμετωπίζονται πρώτα στην τοποθεσία που βρίσκεται πλησιέστερα στο φορτίο.
Σε διακομιστές που είναι εξοπλισμένοι με GPU εξαιρετικά υψηλής ισχύος (σε επίπεδο κιλοβάτ) όπως οι NVIDIA GB200/GB300, η βασική πρόκληση που αντιμετωπίζουν τα συστήματα τροφοδοσίας έχει μετατοπιστεί από την παραδοσιακή εφεδρική ισχύ στην αντιμετώπιση παροδικών υπερτάσεων ισχύος σε επίπεδα χιλιοστών του δευτερολέπτου και εκατοντάδων κιλοβάτ. Οι παραδοσιακές λύσεις εφεδρικής ισχύος BBU, που επικεντρώνονται σε μπαταρίες μολύβδου-οξέος, υποφέρουν από συμφόρηση στην ταχύτητα απόκρισης και την πυκνότητα ισχύος λόγω εγγενών καθυστερήσεων χημικών αντιδράσεων, υψηλής εσωτερικής αντίστασης και περιορισμένων δυνατοτήτων αποδοχής δυναμικής φόρτισης. Αυτά τα συμφόρηση έχουν γίνει βασικοί παράγοντες που περιορίζουν τη βελτίωση της υπολογιστικής ισχύος ενός rack και της αξιοπιστίας του συστήματος.
Πίνακας 1: Σχηματικό διάγραμμα της θέσης της υβριδικής λειτουργίας αποθήκευσης ενέργειας τριών επιπέδων στο rack BBU (διάγραμμα πίνακα)
| Πλευρά φορτίου | Λεωφορείο DC | LIC (Υβριδικός Υπερπυκνωτής) | BBU (Μπαταρία/Αποθήκευση Ενέργειας) | UPS/HVDC |
| Βήμα ισχύος GPU/μητρικής πλακέτας (επίπεδο ms) | Πτώση/Κυματισμός τάσης διαύλου DC | Τοπική αντιστάθμιση Τυπική φόρτιση/εκφόρτιση υψηλού ρυθμού 1-50 ms | Βραχυπρόθεσμη Κατάληψη Επίπεδο Δεύτερου Λεπτού (Σχεδιασμένο Σύμφωνα με το Σύστημα) | Μακροπρόθεσμο επίπεδο παροχής ρεύματος ανά λεπτό/ώρα (σύμφωνα με την αρχιτεκτονική του κέντρου δεδομένων) |
Εξέλιξη Αρχιτεκτονικής
Από την «Εφεδρική Λειτουργία Μπαταρίας» στην «Υβριδική Λειτουργία Αποθήκευσης Ενέργειας Τριών Επιπέδων»
Οι παραδοσιακές μονάδες BBU βασίζονται κυρίως σε μπαταρίες για την αποθήκευση ενέργειας. Αντιμέτωπες με ελλείψεις ισχύος σε επίπεδο χιλιοστών του δευτερολέπτου, οι μπαταρίες, που περιορίζονται από την κινητική των χημικών αντιδράσεων και την ισοδύναμη εσωτερική αντίσταση, συχνά ανταποκρίνονται λιγότερο γρήγορα από την αποθήκευση ενέργειας που βασίζεται σε πυκνωτές. Επομένως, οι λύσεις rack-side έχουν αρχίσει να υιοθετούν μια κλιμακωτή στρατηγική: "LIC (μεταβατική) + BBU (βραχυπρόθεσμη) + UPS/HVDC (μακροπρόθεσμη)":
Το LIC συνδέεται παράλληλα κοντά στο DC Bus: χειρίζεται την αντιστάθμιση ισχύος σε επίπεδο χιλιοστών του δευτερολέπτου και την υποστήριξη τάσης (φόρτιση και εκφόρτιση υψηλού ρυθμού).
BBU (μπαταρία ή άλλη αποθήκευση ενέργειας): χειρίζεται την κατάληψη σε επίπεδο δεύτερης έως λεπτού (σύστημα σχεδιασμένο για διάρκεια δημιουργίας αντιγράφων ασφαλείας).
UPS/HVDC σε επίπεδο κέντρου δεδομένων: χειρίζεται την μακροπρόθεσμη αδιάλειπτη παροχή ρεύματος και τη ρύθμιση από την πλευρά του δικτύου.
Αυτός ο καταμερισμός εργασίας αποσυνδέει τις «γρήγορες μεταβλητές» και τις «αργές μεταβλητές»: σταθεροποιώντας τον δίαυλο, μειώνοντας παράλληλα τη μακροπρόθεσμη καταπόνηση και την πίεση συντήρησης στις μονάδες αποθήκευσης ενέργειας.
Εις βάθος ανάλυση: Γιατί YMINΥβριδικοί υπερπυκνωτές?
Ο υβριδικός υπερπυκνωτής LIC (Lithium-ion Capacitor) της ymin συνδυάζει δομικά τα υψηλά χαρακτηριστικά ισχύος των πυκνωτών με την υψηλή ενεργειακή πυκνότητα ενός ηλεκτροχημικού συστήματος. Σε σενάρια παροδικής αντιστάθμισης, το κλειδί για την αντοχή στο φορτίο είναι: η έξοδος της απαιτούμενης ενέργειας εντός του στόχου Δt και η παροχή ενός επαρκώς μεγάλου παλμικού ρεύματος εντός του επιτρεπόμενου εύρους αύξησης θερμοκρασίας και πτώσης τάσης.
Υψηλή Ισχύς Έξοδος: Όταν το φορτίο της GPU αλλάζει απότομα ή το ηλεκτρικό δίκτυο παρουσιάζει διακυμάνσεις, οι παραδοσιακές μπαταρίες μολύβδου-οξέος, λόγω του αργού ρυθμού χημικής αντίδρασης και της υψηλής εσωτερικής αντίστασης, παρουσιάζουν ταχεία επιδείνωση της ικανότητας δυναμικής αποδοχής φόρτισης, με αποτέλεσμα την αδυναμία απόκρισης σε χιλιοστά του δευτερολέπτου. Ο υβριδικός υπερπυκνωτής μπορεί να ολοκληρώσει στιγμιαία αντιστάθμιση εντός 1-50ms, ακολουθούμενη από εφεδρική ισχύ σε επίπεδο λεπτού από την εφεδρική τροφοδοσία BBU, εξασφαλίζοντας σταθερή τάση διαύλου και μειώνοντας σημαντικά τον κίνδυνο κρασιού στη μητρική πλακέτα και την GPU.
Βελτιστοποίηση Όγκου και Βάρους: Κατά τη σύγκριση της «ισοδύναμης διαθέσιμης ενέργειας (που καθορίζεται από το παράθυρο τάσης V_hi→V_lo) + ισοδύναμο παράθυρο μεταβατικών μεταβολών (Δt)», η λύση του στρώματος buffer LIC συνήθως μειώνει σημαντικά τον όγκο και το βάρος σε σύγκριση με την παραδοσιακή εφεδρική μπαταρία (μείωση όγκου περίπου 50%–70%, μείωση βάρους περίπου 50%–60%, οι τυπικές τιμές δεν είναι δημόσια διαθέσιμες και απαιτούν επαλήθευση του έργου), απελευθερώνοντας χώρο στο rack και πόρους ροής αέρα. (Το συγκεκριμένο ποσοστό εξαρτάται από τις προδιαγραφές, τα δομικά στοιχεία και τις λύσεις απαγωγής θερμότητας του αντικειμένου σύγκρισης. Συνιστάται επαλήθευση για κάθε έργο.)
Βελτίωση Ταχύτητας Φόρτισης: Η μπαταρία LIC διαθέτει δυνατότητες φόρτισης και εκφόρτισης υψηλού ρυθμού και η ταχύτητα επαναφόρτισης είναι συνήθως υψηλότερη από αυτή των λύσεων μπαταριών (βελτίωση ταχύτητας άνω των 5 φορές, επιτυγχάνοντας γρήγορη φόρτιση σχεδόν δέκα λεπτών· πηγή: υβριδικός υπερπυκνωτής έναντι τυπικών τιμών μπαταριών μολύβδου-οξέος). Ο χρόνος επαναφόρτισης καθορίζεται από το περιθώριο ισχύος του συστήματος, τη στρατηγική φόρτισης και τον θερμικό σχεδιασμό. Συνιστάται η χρήση του «χρόνου που απαιτείται για την επαναφόρτιση σε V_hi» ως μέτρηση αποδοχής, σε συνδυασμό με την αξιολόγηση της επαναλαμβανόμενης αύξησης της θερμοκρασίας παλμών.
Μεγάλη διάρκεια ζωής: Οι μπαταρίες LIC συνήθως παρουσιάζουν μεγαλύτερη διάρκεια ζωής και χαμηλότερες απαιτήσεις συντήρησης υπό συνθήκες φόρτισης και εκφόρτισης υψηλής συχνότητας (1 εκατομμύριο κύκλοι, πάνω από 6 χρόνια διάρκεια ζωής, περίπου 200 φορές μεγαλύτερη από τις παραδοσιακές μπαταρίες μολύβδου-οξέος· πηγή: Υβριδικοί υπερπυκνωτές σε σύγκριση με τις τυπικές μπαταρίες μολύβδου-οξέος). Η διάρκεια ζωής και τα όρια αύξησης θερμοκρασίας υπόκεινται σε συγκεκριμένες προδιαγραφές και συνθήκες δοκιμών. Από την άποψη του πλήρους κύκλου ζωής, αυτό βοηθά στη μείωση του κόστους λειτουργίας, συντήρησης και βλαβών.
Σχήμα 2: Σχηματικό διάγραμμα υβριδικού συστήματος αποθήκευσης ενέργειας:
Μπαταρία ιόντων λιθίου (στάθμη δευτερολέπτου) + Πυκνωτής ιόντων λιθίου LIC (ρυθμιστική μνήμη στάθμης χιλιοστού του δευτερολέπτου)
Βασισμένη στην ιαπωνική Musashi CCP3300SC (3.8V 3000F) του σχεδιασμού αναφοράς NVIDIA GB300, διαθέτει υψηλότερη πυκνότητα χωρητικότητας, υψηλότερη τάση και υψηλότερη χωρητικότητα στις δημόσια διαθέσιμες προδιαγραφές της: τάση λειτουργίας 4.0V και χωρητικότητα 4500F, με αποτέλεσμα υψηλότερη αποθήκευση ενέργειας σε ένα μόνο στοιχείο και ισχυρότερες δυνατότητες buffering εντός του ίδιου μεγέθους μονάδας, εξασφαλίζοντας ασυμβίβαστη απόκριση σε επίπεδο χιλιοστών του δευτερολέπτου.
Βασικές παράμετροι των υβριδικών υπερπυκνωτών της σειράς YMIN SLF:
Ονομαστική τάση: 4.0V. Ονομαστική χωρητικότητα: 4500F
Εσωτερική αντίσταση/ESR DC: ≤0,8mΩ
Συνεχές ρεύμα εκφόρτισης: 200A
Εύρος τάσης λειτουργίας: 4,0–2,5V
Χρησιμοποιώντας την υβριδική λύση τοπικής προσωρινής αποθήκευσης BBU της YMIN, η οποία βασίζεται σε υπερπυκνωτές, μπορεί να παρέχει υψηλή αντιστάθμιση ρεύματος στον δίαυλο DC εντός ενός παραθύρου χιλιοστών του δευτερολέπτου, βελτιώνοντας τη σταθερότητα της τάσης του δίαυλου. Σε σύγκριση με άλλες λύσεις με το ίδιο διαθέσιμο παράθυρο ενέργειας και μεταβατικών φαινομένων, το στρώμα προσωρινής αποθήκευσης συνήθως μειώνει την κατάληψη χώρου και απελευθερώνει πόρους rack. Είναι επίσης πιο κατάλληλο για φόρτιση και εκφόρτιση υψηλής συχνότητας και απαιτήσεις ταχείας ανάκτησης, μειώνοντας την πίεση συντήρησης. Η συγκεκριμένη απόδοση θα πρέπει να επαληθεύεται με βάση τις προδιαγραφές του έργου.
Οδηγός Επιλογής: Ακριβής Αντιστοίχιση με το Σενάριο
Αντιμετωπίζοντας τις ακραίες προκλήσεις της υπολογιστικής ισχύος της Τεχνητής Νοημοσύνης, η καινοτομία στα συστήματα τροφοδοσίας είναι ζωτικής σημασίας.Ο υβριδικός υπερπυκνωτής SLF 4.0V 4500F της YMIN, με την ισχυρή, ιδιόκτητη τεχνολογία της, παρέχει μια υψηλής απόδοσης και αξιοπιστίας λύση buffer layer BBU εγχώριας παραγωγής, παρέχοντας βασική υποστήριξη για τη σταθερή, αποτελεσματική και εντατική συνεχή εξέλιξη των κέντρων δεδομένων τεχνητής νοημοσύνης.
Εάν χρειάζεστε λεπτομερείς τεχνικές πληροφορίες, μπορούμε να σας παρέχουμε: φύλλα δεδομένων, δεδομένα δοκιμών, πίνακες επιλογής εφαρμογών, δείγματα κ.λπ. Παρακαλούμε επίσης να μας δώσετε βασικές πληροφορίες όπως: τάση διαύλου, ΔP/Δt, διαστάσεις χώρου, θερμοκρασία περιβάλλοντος και προδιαγραφές διάρκειας ζωής, ώστε να μπορούμε να σας παρέχουμε γρήγορα συστάσεις διαμόρφωσης.
Ενότητα Ερωτήσεων και Απαντήσεων
Ε: Το φορτίο της GPU ενός διακομιστή τεχνητής νοημοσύνης μπορεί να αυξηθεί κατά 150% μέσα σε χιλιοστά του δευτερολέπτου και οι παραδοσιακές μπαταρίες μολύβδου-οξέος δεν μπορούν να ανταποκριθούν. Ποιος είναι ο συγκεκριμένος χρόνος απόκρισης των υπερπυκνωτών ιόντων λιθίου YMIN και πώς επιτυγχάνεται αυτή η ταχεία υποστήριξη;
A: Οι υβριδικοί υπερπυκνωτές YMIN (SLF 4.0V 4500F) βασίζονται σε αρχές φυσικής αποθήκευσης ενέργειας και έχουν εξαιρετικά χαμηλή εσωτερική αντίσταση (≤0,8mΩ), επιτρέποντας στιγμιαία εκφόρτιση υψηλού ρυθμού στην περιοχή των 1-50 χιλιοστών του δευτερολέπτου. Όταν μια ξαφνική αλλαγή στο φορτίο της GPU προκαλεί απότομη πτώση της τάσης του διαύλου DC, μπορεί να απελευθερώσει ένα μεγάλο ρεύμα σχεδόν χωρίς καθυστέρηση, αντισταθμίζοντας άμεσα την ισχύ του διαύλου, κερδίζοντας έτσι χρόνο για να αφυπνιστεί και να αναλάβει η τροφοδοσία BBU του backend, διασφαλίζοντας μια ομαλή μετάβαση τάσης και αποφεύγοντας υπολογιστικά σφάλματα ή διακοπές λειτουργίας υλικού που προκαλούνται από πτώσεις τάσης.
Σύνοψη στο τέλος αυτού του άρθρου
Εφαρμόσιμα σενάρια: Κατάλληλο για BBU (Εφεδρικές Μονάδες Ισχύος) σε επίπεδο rack server AI σε σενάρια όπου ο δίαυλος DC αντιμετωπίζει παροδικές υπερτάσεις/πτώσεις τάσης σε επίπεδο χιλιοστών του δευτερολέπτου. Εφαρμόσιμο σε μια αρχιτεκτονική τοπικής προσωρινής αποθήκευσης "υβριδικού υπερπυκνωτή + BBU" για σταθεροποίηση τάσης διαύλου και παροδική αντιστάθμιση σε βραχυπρόθεσμες διακοπές ρεύματος, διακυμάνσεις δικτύου και ξαφνικές αλλαγές φορτίου GPU.
Βασικά πλεονεκτήματα: Γρήγορη απόκριση σε επίπεδο χιλιοστού του δευτερολέπτου (αντισταθμίζοντας τα μεταβατικά παράθυρα 1-50ms). χαμηλή εσωτερική αντίσταση/ικανότητα υψηλού ρεύματος, βελτιώνοντας τη σταθερότητα της τάσης του διαύλου και μειώνοντας τον κίνδυνο απροσδόκητων επανεκκινήσεων. υποστηρίζει φόρτιση και εκφόρτιση υψηλού ρυθμού και γρήγορη επαναφόρτιση, μειώνοντας τον χρόνο ανάκτησης εφεδρικής ισχύος. πιο κατάλληλο για συνθήκες φόρτισης και εκφόρτισης υψηλής συχνότητας σε σύγκριση με τις παραδοσιακές λύσεις μπαταριών, συμβάλλοντας στη μείωση της πίεσης συντήρησης και του συνολικού κόστους κύκλου ζωής.
Προτεινόμενο μοντέλο: YMIN Square Hybrid Supercapacitor SLF 4.0V 4500F
Λήψη Δεδομένων (Προδιαγραφές/Αναφορές Δοκιμών/Δείγματα):
Επίσημος ιστότοπος: www.ymin.com
Τεχνική Γραμμή: 021-33617848
Αναφορές (Δημόσιες Πηγές)
[1] Επίσημες Δημόσιες Πληροφορίες/Τεχνικό Ιστολόγιο της NVIDIA: Εισαγωγή στο GB300 NVL72 (Power Shelf) Μεταβατική Ομαλοποίηση/Αποθήκευση Ενέργειας σε Επίπεδο Rack
[2] Δημόσιες αναφορές από μέσα ενημέρωσης/ιδρύματα όπως το TrendForce: Εφαρμογές LIC σχετικές με GB200/GB300 και πληροφορίες για την αλυσίδα εφοδιασμού
[3] Η Shanghai YMIN Electronics παρέχει τις «Προδιαγραφές του υβριδικού υπερπυκνωτή SLF 4.0V 4500F»
Ώρα δημοσίευσης: 20 Ιανουαρίου 2026