Le tecnologie GaN e SiC di Navitas sono state selezionate per supportare l’infrastruttura di alimentazione HVDC da 800 V dei data center di Nvidia e per supportare rack IT da 1 MW e oltre.
Navitas Semiconductor, una delle aziende emergenti del settore dei semiconduttori di potenza in nitruro di gallio (GaN) e carburo di silicio (SiC), ha annunciato oggi una collaborazione con NVIDIA per l’architettura HVDC da 800 V che supporta i sistemi rack-scale ‘Kyber’ che alimentano le proprie GPU, come Rubin Ultra, abilitati dalle tecnologie di potenza di Navitas GaNFast e GeneSiC.
La nuova generazione di architettura NVIDIA da 800 V DC punta a stabilire un’erogazione di potenza scalabile e ad alta efficienza per i carichi di lavoro di intelligenza artificiale di nuova generazione, per garantire maggiore affidabilità, efficienza e una ridotta complessità dell’infrastruttura.
L’architettura attuale dei data center utilizza la tradizionale distribuzione di energia a 54 V in rack ed è limitata a poche centinaia di kilowatt (kW). Sono necessarie ingombranti barre collettrici in rame per trasferire questa elettricità a bassa tensione dai rack di alimentazione ai sistemi di elaborazione.
Con l’aumentare della potenza oltre i 200 kW, questa architettura incontra limiti fisici dovuti alla densità di potenza, ai requisiti di rame e alla ridotta efficienza del sistema.
I moderni data center dedicati all’intelligenza artificiale richiedono gigawatt (GW) di potenza per soddisfare la crescente domanda di elaborazione.
Aumentare la tensione per ridurre la corrente
L’approccio di Nvidia consiste nel convertire direttamente l’alimentazione di rete a 13,8 kV AC in HVDC a 800 V lungo il perimetro del data center, utilizzando trasformatori allo stato solido (SST) e raddrizzatori di livello industriale, eliminando diverse fasi di conversione AC/DC e DC/DC per massimizzare l’efficienza e l’affidabilità.
Grazie al livello di tensione più elevato di 800 V HVDC, lo spessore dei fili di rame può essere ridotto fino al 45% mentre la stessa quantità di potenza può essere erogata con una tensione maggiore e una corrente inferiore.
Utilizzando un sistema tradizionale a 54 V DC, sarebbero necessari oltre 200 kg di rame per alimentare un rack da 1 MW, una quantità non sostenibile per i data center AI di nuova generazione con un fabbisogno energetico di GW.
L’HVDC da 800 V alimenta direttamente i rack IT (eliminando la necessità di convertitori AC/DC aggiuntivi) e viene convertito dai convertitori DC/DC in tensioni inferiori, che alimenteranno le GPU, come la Rubin Ultra.
I prodotti GaN e SiC di Navitas
Navitas è un’azienda leader nelle soluzioni di intelligenza artificiale per data center basate sulla tecnologia GaN e SiC. I circuiti integrati di potenza GaNSafe ad alta potenza integrano funzioni di controllo, pilotaggio, rilevamento e protezione critica, garantendo un’affidabilità e una robustezza senza precedenti.
GaNSafe è il GaN più sicuro al mondo, con protezione da cortocircuito (latenza massima di 350 ns), protezione ESD da 2 kV su tutti i pin, eliminazione del pilotaggio del gate negativo e controllo programmabile della velocità di risposta.
Tutte queste funzionalità sono controllate da 4 pin, consentendo di gestire il package come un FET GaN discreto, senza richiedere pin Vdc.
Inoltre, Navitas offre una famiglia di dispositivi GaN a media tensione (80-120 V), ottimizzati per la conversione DC/DC sul lato secondario, che garantiscono alta velocità, elevata efficienza e ingombro ridotto per gli alimentatori dei data center AI con uscite da 48 V a 54 V.
Grazie a 20 anni di innovazione nel campo dei SiC, la tecnologia proprietaria “trench-assisted planar” GeneSiC è in grado di offrire prestazioni di temperatura leader a livello mondiale, garantendo un funzionamento ad alta velocità e a bassa temperatura per applicazioni ad alta potenza e alta affidabilità.
I MOSFET SiC G3F offrono elevata efficienza e prestazioni ad alta velocità, consentendo temperature del case inferiori di 25°C e una durata fino a 3 volte superiore rispetto ai prodotti SiC di altri fornitori.
Offrendo la più ampia gamma di tensione del settore, che si estende da 650 V a tensioni ultra-elevate da 2,3 kV a 6,5 kV, la tecnologia SiC è stata implementata in numerosi progetti per l’accumulo di energia dell’ordine dei megawatt e inverter collegati alla rete con il Dipartimento dell’Energia (DoE) degli Stati Uniti.
Fig. 1. Le tecnologie Navitas GaN e SiC coprono l’intera distribuzione di potenza dalla rete alla GPU.
Gli sviluppi più recenti
Nell’agosto 2023, Navitas ha introdotto un CRPS da 3,2 kW ad alta velocità ed efficienza, con dimensioni inferiori del 40% rispetto alle migliori soluzioni in silicio legacy per applicazioni di intelligenza artificiale (IA) e edge computing ad alto consumo energetico.
A questo, ha fatto seguito il CRPS da 4,5 kW con la più alta densità di potenza al mondo, che ha raggiunto un’incredibile potenza di 137 W/in³ e un’efficienza superiore al 97%.
Nel novembre 2024, Navitas ha rilasciato il primo alimentatore da 8,5 kW al mondo per data center IA, alimentato da GaN e SiC, in grado di raggiungere un’efficienza del 98%, in conformità con le specifiche Open Compute Project (OCP) e Open Rack v3 (ORv3).
Inoltre, Navitas ha creato IntelliWeave, un’innovativa tecnica di controllo digitale brevettata che, combinata con i MOSFET GaNSafe ad alta potenza e Gen 3-Fast SiC, consente di raggiungere efficienze di picco PFC del 99,3% e di ridurre le perdite di potenza del 30% rispetto alle soluzioni esistenti.
Il 21 maggio scorso, in occasione della fiera Computex di Taiwan, Navitas ha presentato l’ultima versione del proprio alimentatore da 12 kW AI Tech Night.
I commenti
“Siamo orgogliosi di essere stati scelti da NVIDIA per collaborare alla loro iniziativa di architettura HVDC a 800 V. Le nostre ultime innovazioni nelle tecnologie GaN e SiC ad alta potenza hanno rappresentato un primato mondiale e hanno aperto nuove strade in mercati come i data center AI e i veicoli elettrici“, ha dichiarato Gene Sheridan, CEO e co-fondatore di Navitas.>
“Grazie alla nostra ampia gamma di prodotti, possiamo supportare l’infrastruttura HVDC a 800 V di NVIDIA, dalla rete alla GPU. Siamo grati che NVIDIA riconosca la nostra tecnologia e il nostro impegno nel guidare la prossima generazione di sistemi di alimentazione per data center”.
L’architettura HVDC da 800 V di NVIDIA migliorerà l’efficienza energetica end-to-end fino al 5%, ridurrà i costi di manutenzione del 70% (grazie al minor numero di guasti dell’alimentatore) e abbasserà i costi di raffreddamento collegando direttamente l’HVDC ai rack IT e di elaborazione. Ulteriori informazioni sulla roadmap AI di Navitas sono disponibili al seguente link.
L’azienda
Navitas Semiconductor, fondata nel 2014,è focalizzata sull’innovazione nel settore energetico; i circuiti integrati di potenza GaNFast al nitruro di gallio (GaN) integrano potenza e azionamento, con controllo, rilevamento e protezione per consentire una ricarica più rapida, una maggiore densità di potenza e un maggiore risparmio energetico.
I dispositivi di potenza complementari GeneSiC offrono soluzioni ottimizzate in carburo di silicio (SiC) ad alta potenza, alta tensione e alta affidabilità.
I mercati di riferimento includono data center AI, veicoli elettrici, solare, accumulo di energia, elettrodomestici/industria, dispositivi mobili e consumer.
Navitas vanta oltre 300 brevetti rilasciati o in attesa di registrazione, con la prima e unica garanzia GaNFast di 20 anni del settore. Navitas è stata la prima azienda di semiconduttori al mondo ad ottenere la certificazione CarbonNeutral.
