Conversion et distribution de l'énergie dans les centres de données
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Transformateurs à semi-conducteursTransformateurs à semi-conducteurs
BESS et UPSBESS et UPS
Distribution 800 VccDistribution 800 Vcc
PSUPSU
Baies de calculBaies de calcul
ServeursServeurs
RessourcesRessources

L'infrastructure de conversion d'énergie des centres de données évolue rapidement.

Le déploiement de centres de données dédiés à l'intelligence artificielle (IA) stimule l'innovation rapide afin de répondre aux besoins énergétiques, d'améliorer l'efficacité, d'accélérer le déploiement et de réduire les pics de consommation lors des phases d'entraînement et des pics de demande. Les technologies de conversion de puissance pour centres de données comprennent :

  • Transformateurs statiques moyenne tension (SST) de 10 à 34.5 kV
  • Systèmes de stockage d'énergie par batterie (BESS) pour l'alimentation de secours et l'écrêtement des pointes de consommation
  • Distribution d'énergie 800 Vcc pour haute puissance
  • Étagères de puissance de 100 kW à haut rendement permettant des racks de 1 MW

Teledyne LeCroy aide les ingénieurs à faire progresser et à optimiser l'infrastructure de conversion de puissance des centres de données

Teledyne LeCroy comprend les innovations en cours dans le domaine de la distribution électrique des centres de données et est la mieux placée pour vous aider à répondre à vos besoins en matière d'infrastructure de conversion électrique pour les centres de données actuels et de nouvelle génération.

Schéma linéaire illustrant la distribution électrique d'un centre de données, depuis l'alimentation du réseau jusqu'aux serveurs (baies de calcul).
Des ingénieurs testent un système embarqué utilisé dans un système de conversion de puissance pour un centre de données.
Produits de test et de mesure utilisés dans les tests de produits de conversion de puissance des centres de données.

Les exigences du marché

Ce dont les ingénieurs ont besoin

Ce que propose Teledyne LeCroy

L'expansion des centres de données dépasse la capacité d'approvisionnement en énergie à un coût compétitif. Les géants du cloud et les contraintes d'approvisionnement et de coûts accélèrent l'adoption de nouveaux systèmes de conversion d'énergie pour les centres de données. La conception d'un centre de données doit notamment prendre en compte les points suivants :

  • Intégration d'une production d'énergie sur site et/ou d'une alimentation de secours capable de répondre instantanément aux besoins de formation de l'IA et d'éviter les surcoûts liés aux pics de consommation.
  • Amélioration de l'efficacité de la distribution électrique des centres de données afin de minimiser les coûts et la consommation d'énergie.
  • Augmentation de la tension de distribution électrique pour minimiser les coûts et/ou augmenter la densité de puissance distribuée
  • Remplacement des composants à long délai de livraison par des systèmes de conversion de puissance moins nombreux et mieux intégrés

Les exigences croissantes en matière de conversion d'énergie dans les centres de données incitent les ingénieurs de tout l'écosystème à repenser et à réarchitecturer la distribution électrique de ces centres. Parmi eux figurent des ingénieurs de centres de données hyperscale, des ingénieurs de fournisseurs d'équipements de conversion d'énergie et des fabricants de semi-conducteurs de puissance.

  • Les ingénieurs et les architectes techniques des centres de données hyperscale doivent maximiser l'efficacité et minimiser les coûts énergétiques d'exploitation.
  • Les ingénieurs en dispositifs doivent effectuer des mesures de caractérisation sur les dispositifs à large bande interdite.
  • Les ingénieurs de la sous-section onduleurs doivent concevoir des convertisseurs modulaires multiniveaux pour les transformateurs statiques (SST), les convertisseurs CC-CC, les alimentations ou les systèmes de stockage d'énergie par batterie (BESS).
  • Les ingénieurs système doivent mesurer les performances ou l'efficacité énergétique dynamique d'un système complet triphasé ou monophasé.

Teledyne LeCroy fournit des oscilloscopes, des sondes et des logiciels d'application pour tous les types de tests de conversion de puissance - des tests de dispositifs MOSFET/IGBT aux tests de sous-sections d'onduleurs jusqu'à l'analyse complète du système de conversion de puissance - de kV à µV, de MW à mW.

  • Haute précision, faible bruit 12-bit oscilloscopes avec une précision proche de celle d'un analyseur de puissance
  • Logiciel d'analyse de puissance pour une mesure complète des événements AC, DC, dynamiques et transitoires à l'intérieur d'une seule période de commutation d'un dispositif semi-conducteur
  • Jusqu'à 1000 ARMS une bande passante élevée sondes de courant et spécialisé sondes haute tension optimisé pour 60 VDC, 1000VDC, 2000 VDC et 6000VDC (et supérieur) mode commun

Transformateurs statiques (SST)

Les SST sont rapidement passés du stade de concept de laboratoire à celui de réalité industrielle. Ils accélèrent le déploiement des centres de données, s'interfacent nativement avec les systèmes de stockage d'énergie par batterie (BESS) et réduisent les pertes d'énergie dans les centres de données.

  • Mesurer l'efficacité totale de conversion de l'entrée du réseau à la sortie CC pendant le développement, avant la validation finale
  • Mesurer le temps de réponse dynamique aux pics de charge ou aux délestages à l'intérieur d'un cycle de commutation d'un dispositif semi-conducteur ou à l'intérieur d'un 50/60 cycle d'alimentation Hz
  • Test d'interrelation des sous-sections d'onduleurs modulaires multiniveaux
  • Mesurer l'efficacité et le fonctionnement dans des cycles d'exploitation très dynamiques – bien plus que de simples instantanés statiques

Systèmes de stockage d'énergie par batterie (BESS) et systèmes d'alimentation sans interruption (UPS)

Les entreprises de services publics et les commissions de services publics (PSC) s'opposent aux nouveaux raccordements au réseau électrique à haute tension pour les centres de données hyperscale, ce qui entraîne des retards d'interconnexion et des coûts de pointe exorbitants. Les systèmes de stockage d'énergie par batterie (BESS) permettent d'atténuer ces problèmes.

  • Mesurer/valider l'interaction et le temps de réponse du système de stockage d'énergie par batterie (BESS) en lien avec le SST et la demande du centre de données.
  • Comprendre le comportement du conditionnement de puissance à l'échelle d'un seul cycle de commutation d'un dispositif semi-conducteur ou à l'échelle d'un 50/60 cycle d'alimentation Hz
  • Établir une corrélation entre les variations de charge abruptes et les délestages et les autres comportements du système.
  • Analyse harmonique du courant continu.

800 VDC Bus de distribution électrique

Les centres de données sont désormais conçus avec des bus CC à tension plus élevée afin de réduire les coûts, d'améliorer l'efficacité et de standardiser les tensions qui deviennent courantes dans les architectures des véhicules électriques.

  • Mesure des courants transitoires CC/CA jusqu'à 1000 ARMS et une bande passante allant jusqu'à 1.5 MHz avec sonde de courant de haute précision
  • Mesurer la haute tension continue de plus, une précision de 1 % pour les transitoires à haute vitesse avec un taux de rejet des émissions rayonnées élevé (meilleures performances CMRR)
  • Établir une corrélation entre la pollution harmonique sur le bus CC et d'autres équipements, sources d'alimentation ou charges.

Blocs d'alimentation (PSU)

Les centres de données hyperscale exigent que les alimentations aient des niveaux d'efficacité 80 PLUS Titanium, largement adoptés par le biais de l'Open Compute Project (OCP).

  • Mesurer l'efficacité, le facteur de puissance (PF) (pour les conceptions AC-DC) et la distorsion harmonique totale (THD) dès le début du cycle de conception afin d'optimiser les performances, avant la validation finale
  • Acquisition de retours d'information en temps réel sur la conception lors de conditions de charge dynamiques
  • Corréler les activités de contrôle aux événements de puissance sur des périodes aussi courtes qu'un cycle de commutation d'un dispositif semi-conducteur de puissance

Alimentation par convertisseur CC-CC 48 V vers 12 V pour rack informatique

Les architectures d'alimentation 48V sont confrontées à des exigences d'efficacité plus strictes, car l'augmentation des niveaux de puissance dans les centres de données d'IA amplifie les pertes, ce qui nécessite d'optimiser chaque étape de la chaîne de conversion 48V pour une efficacité maximale.

  • Caractériser avec le plus de précision les systèmes de conversion CC-CC GaN 48 V
  • Mesure des courants transitoires CC/CA jusqu'à 1000 ARMS et une bande passante allant jusqu'à 1.5 MHz avec un Sonde de courant de 1000 A
  • Le seul de l'industrie sonde de mode commun 60 V optimisé pour ces types de mesures, précision de gain de 0.5 %

Intégrité de l'alimentation et du réseau de distribution d'énergie (PDN) sur les cartes mères de serveurs

Les oscilloscopes haute définition LeCroy (HDO®), les sondes et les options logicielles offrent la meilleure capacité de capturer et d'analyser tout ce qui se passe sur vos rails d'alimentation dans diverses conditions de charge ou de décharge de charge.

  • Analyse de l'intégrité de l'alimentation
  • Bruit PDN et analyse spectrale sur un ou plusieurs rails
  • Caractérisation du circuit intégré de gestion de l'alimentation numérique (PMIC)
  • Mesures de faible chute de tension (LDO) et de régulateur à découpage
  • Sonde de rail d'alimentation et mesures de bruit


Explorez davantage

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Liste des équipements Teledyne LeCroy recommandés pour le test à double impulsion (DPT)

 Fiche technique

Comment choisir la meilleure sonde d'oscilloscope haute tension en 5 minutes

Vous devez choisir une sonde pour oscilloscope haute tension ? Vous êtes perdu face à tous les modèles disponibles ? Teledyne LeCroy propose le Guide de sélection des sondes haute tension, un outil en ligne pour vous aider à faire le bon choix. Voici un récapitulatif des points essentiels à prendre en compte.

 Note d'application
Sondes différentielles haute tension (HVD) – Performances supérieures
Sonde DL-ISO pour MOSFET GaN et IGBT SiC
Analyse de la réponse en fréquence (diagramme de Bode) à l'aide d'un oscilloscope
Sonde de courant pour oscilloscope 1000 A
Teledyne LeCroy – Sondes actuelles
Test automatisé à double impulsion utilisant le logiciel DPT-AUTOMATION
Tendances et tests en matière d'infrastructure d'alimentation électrique des centres de données - Alimentations (PDU et PSU)

Rejoignez Teledyne LeCroy pour une présentation de l'infrastructure de distribution électrique des centres de données et découvrez le rôle essentiel des produits de conversion de puissance pour garantir leur fonctionnement efficace et fiable. Nous mettrons l'accent sur les tests de produits tels que les PDU/PSU qui alimentent les serveurs en courant continu.

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Meilleures pratiques pour les tests de conversion de puissance 48 V

Dans ce webinaire, nous décrivons les nouveaux produits, les meilleures pratiques et les techniques de mesure pour la validation et le débogage des systèmes de conversion de puissance 48 V.

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Comment effectuer des tests à double impulsion (DPT) sur des dispositifs GaN et SiC

Rejoignez Teledyne LeCroy pour assister à des tests de double impulsion réalisés sur des semi-conducteurs de puissance en nitrure de gallium (GaN) et en carbure de silicium (SiC). Découvrez les différentes mesures de sécurité à respecter avant les mesures et apprenez à interpréter les signaux enregistrés.

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Série de webinaires en 6 parties sur les moteurs et l'énergie triphasés

Passez à la vitesse supérieure en matière d'analyse des variateurs de vitesse ! Rejoignez Teledyne LeCroy dans cette série de formations à la demande consacrée à la mesure des variateurs et systèmes d'entraînement de moteurs triphasés haute puissance à l'aide d'un oscilloscope haute résolution 8 voies ou d'un analyseur de variateurs de vitesse. Nous aborderons tous les aspects, des mesures statiques et dynamiques du réseau électrique aux performances mécaniques des moteurs, et bien plus encore !

Sondage à l'oscilloscope en électronique de puissance

La conception de l'électronique de puissance présente des défis inhérents en matière de mesure. Le choix et l'utilisation appropriés des sondes sont essentiels pour la sécurité de l'opérateur, de l'équipement et du dispositif testé, et ont également une influence considérable sur la précision de la mesure.

Comment devenir expert en tests d'intégrité de l'alimentation électrique (série en 8 parties)

Les réseaux de distribution d'énergie (RDE) nécessitent une conception rigoureuse pour garantir une excellente intégrité de l'alimentation, notamment dans les réseaux à haut débit. Rejoignez Teledyne LeCroy pour notre série en 8 parties qui vous guidera des principes fondamentaux des tests d'intégrité de l'alimentation jusqu'aux sujets les plus avancés, avec de nombreuses démonstrations en direct.

Pourquoi la puissance des baies d'alimentation des centres de données passe-t-elle de 100 kW à 1 MW ?

Les accélérateurs d'IA et les GPU consomment beaucoup plus d'énergie que les processeurs traditionnels, ce qui entraîne une augmentation de la demande énergétique au niveau des racks. Pour y remédier, l'architecture des racks évolue en conséquence : un rack de 1 MW se compose généralement de plusieurs baies d'alimentation d'environ 100 kW, chacune contenant environ 6 blocs d'alimentation. La puissance unitaire des blocs d'alimentation a atteint environ 20 kW, contre 3.3 à 5 kW auparavant.

Pourquoi la distribution électrique des centres de données passe-t-elle de 48 Vcc à 800 Vcc ?

Les centres de données dédiés à l'IA nécessitent des niveaux de puissance nettement supérieurs à ceux des centres de données traditionnels. La distribution classique en 48 Vcc engendre des courants extrêmement élevés à haute puissance, ce qui augmente les coûts de distribution par barres omnibus et les pertes. Pour pallier ce problème, l'industrie se tourne vers des architectures 800 Vcc, en s'appuyant sur des approches de conception éprouvées utilisées dans les véhicules électriques. Avec l'augmentation continue de la densité de puissance, la distribution CC des centres de données devrait évoluer vers 1 500 Vcc (une tension d'entrée couramment utilisée dans les onduleurs photovoltaïques solaires de grande puissance).

Quel rôle joueront les transformateurs à semi-conducteurs dans les centres de données d'IA ?

Les transformateurs statiques (SST) sont des convertisseurs raccordés au réseau, convertissant le courant alternatif moyenne tension (10–34.5 kVca) fourni par le réseau en courant continu de 800 V pour une distribution efficace au sein de l'installation. Leur architecture modulaire et multiniveaux permet un contrôle précis de la puissance, un rendement supérieur et une meilleure évolutivité, ce qui les rend parfaitement adaptés aux futurs centres de données d'IA haute puissance. Leur utilisation résout également les problèmes de délais de livraison associés aux transformateurs conventionnels à noyau et bobine. 50/60 transformateurs Hz.

Pourquoi les systèmes de stockage d'énergie par batterie (BESS) deviennent-ils de plus en plus importants dans les centres de données d'IA ?

Face à une demande en énergie atteignant le gigawatt, les systèmes de stockage d'énergie par batterie (BESS) peuvent compléter les systèmes d'alimentation sans coupure (UPS) traditionnels en fournissant une alimentation de secours, en écrêtant les pics de consommation et en assurant le soutien du réseau. Ces systèmes permettent également aux opérateurs de gérer la disponibilité de l'énergie et les contraintes du réseau.

Pourquoi les semi-conducteurs à large bande interdite (SiC et GaN) sont-ils adoptés dans les systèmes de conversion de puissance des centres de données ?

Les dispositifs en carbure de silicium (SiC) et en nitrure de gallium (GaN) permettent d'atteindre des fréquences de commutation plus élevées, un rendement accru et une densité de puissance supérieure à celle du silicium traditionnel. Ces avantages contribuent à réduire les pertes de conversion de puissance et à améliorer les rendements, tout en favorisant l'évolution du secteur vers des architectures de puissance à haute tension.

Les centres de données finiront-ils par adopter des architectures entièrement alimentées en courant continu ?

L'élimination de plusieurs étages de conversion AC/DC permet d'améliorer l'efficacité et de simplifier la distribution électrique. Avec l'adoption généralisée de la distribution 800 Vcc et des transformateurs statiques, les architectures entièrement alimentées en courant continu sont de plus en plus explorées pour les installations d'IA de nouvelle génération.

Pourquoi les centres de données IA nécessitent-ils une réponse transitoire plus rapide de la part des alimentations électriques ?

Les GPU d'IA modernes peuvent engendrer des variations rapides et importantes de la consommation d'énergie. Des alimentations de conception avancée sont nécessaires pour maintenir la stabilité de la tension, améliorer l'efficacité et prendre en charge le comportement dynamique des processeurs de nouvelle génération.

Pourquoi la qualité de l'alimentation électrique devient-elle un facteur de plus en plus critique dans les centres de données d'IA ?

Les GPU dédiés à l'IA sont extrêmement sensibles aux fluctuations de tension, aux phénomènes transitoires et aux perturbations électriques. Une surveillance avancée de la qualité de l'alimentation électrique contribue à garantir un fonctionnement fiable, à optimiser la disponibilité et à prévenir les interruptions coûteuses des charges de travail d'entraînement et d'inférence des systèmes d'IA.

Pourquoi les centres de données d'IA intègrent-ils les énergies renouvelables et les micro-réseaux ?

Les charges de travail liées à l'IA engendrent une demande sans précédent en énergie électrique, dépassant souvent la capacité des réseaux locaux. La production d'énergie renouvelable, le stockage d'énergie sur site et les micro-réseaux contribuent à améliorer la disponibilité énergétique, à réduire la dépendance au réseau et à soutenir les objectifs de développement durable.

Les centres de données d'IA explorent-ils la distribution d'énergie en 1500 Vcc ?

Face à la demande croissante en énergie, dépassant 1 MW par rack, des tensions de distribution plus élevées permettent de réduire l'intensité du courant, de minimiser les pertes dans les conducteurs et d'améliorer l'efficacité globale de la distribution d'énergie. De nombreux experts considèrent le 1500 Vcc comme une évolution potentielle des architectures actuelles fonctionnant à 800 Vcc. Ce n'est d'ailleurs pas un hasard si le 1500 Vcc est également utilisé comme tension d'entrée pour les onduleurs photovoltaïques des centrales solaires de grande puissance.

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