최첨단 기술을 통해 AI 서버의 에너지 수요 해결

인공 지능(AI)이 계속적으로 진화함에 따라 AI 서버의 에너지 요구 사항도 갈수록 중요해지고 있습니다. AI 응용 제품의 급속한 성장으로 전력 소비를 효율적으로 관리하고 최적화할 수 있는 고급 솔루션이 필요해 졌습니다.

방대한 양의 데이터를 처리하는 데 필수인 AI 서버는 효율적으로 작동하기 위해 상당한 에너지가 필요합니다. 이러한 에너지 수요 급증은 성능과 지속 가능성 간의 균형을 유지해야 하는 데이터 센터에 과제를 제기합니다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 에너지 효율성을 개선하고 AI 작동의 환경적 영향을 줄이는 혁신적인 기술이 개발되고 있습니다.

이러한 발전 사항 중 하나는 정교한 전력 관리 시스템을 구현하는 것입니다. 이러한 시스템은 작업 부하를 기반으로 전력 사용을 동적으로 조정하여 에너지 활용을 최적화하도록 설계되었습니다. 실시간 데이터 및 예측 분석을 활용함으로써 이러한 전력 관리 솔루션은 성능을 떨어뜨리지 않으면서 에너지 소비를 크게 낮출 수 있습니다.

또한 고효율 전원 공급 장치와 고급 냉각 기술의 통합은 에너지 사용을 최소화하는 데 중요한 역할을 합니다. 최신 전원 공급 장치는 더 높은 효율을 제공하도록 설계되어, 낭비되는 에너지를 줄일 수 있습니다. 한편, 액체 냉각과 같은 고급 냉각 방법은 전통적인 공기 냉각과 비교하여 뛰어난 열 관리 성능을 제공하므로 에너지 효율을 더욱 개선할 수 있습니다.

Microchip Technology는 이러한 혁신의 선두에서 AI 서버의 에너지 요구 사항 충족을 목표로 하는 다양한 제품 및 솔루션을 제공하고 있습니다. 에너지 효율적 기술을 개발하기 위한 이 회사의 헌신은 더욱 지속 가능한 AI 운영을 위한 기반을 다지는 데 도움을 줍니다.

AI 서버의 전력 장치 기술 개선 사항

MOSFET과 게이트 구동기를 비롯한 전력 장치 기술의 최근 혁신은 저항을 줄이고 스위칭 시간을 단축하며 열 성능을 향상시켜 전력 변환 효율을 크게 개선했습니다. 이제 서버 전원 공급 장치(PSU)는 고급 와이드 밴드갭 장치(예: 실리콘 카바이드 MOSFET 및 질화 갈륨 FET)를 통합하여 스위칭 주파수를 높이고 자기 부품의 필요성을 줄입니다. 또한 서버 PSU는 전통적인 기계식 계전기에서 더 작은 실장 면적, 향상된 신뢰성, 고온에서의 향상된 성능을 제공하는 무접점 계전기로 전환하고 있습니다.

DSP 기능을 갖춘 고급 컨트롤러에 대한 필요성

디지털 신호 처리(DSP) 기능이 통합된 마이크로 컨트롤러(MCU)는 이러한 기술 발전에서 매우 중요합니다. 이러한 고급 MCU는 전력 관리를 최적화하는 복합 알고리즘을 관리하여 전원 공급 장치 성능을 정밀하게 제어합니다. 이러한 MCU는 실시간 데이터 처리를 통해 AI 서버의 변동하는 전력 수요에 적응하여 효율적인 전력 분배를 보장할 수 있습니다. Microchip의 dsPIC® 디지털 신호 컨트롤러(DSC)는 AI 서버 및 데이터 센터의 PSU 및 전력 분배 장치(PDU)의 엄격한 전력 변환 및 제어 요구 사항을 충족하도록 특별히 설계되었습니다.

dsPIC33 DSC의 주요 특징

dsPIC33 DSC는 데이터 센터의 디지털 전력 변환에 필수적이며, 듀얼 코어 옵션의 경우 코어당 최대 100MHz, 단일 코어 옵션의 경우 코어당 최대 200MHz에서 작동합니다. dsPIC33 DSC는 별도의 기능 설계를 위한 주 코어 및 보조 코어와 함께, 지능형 전원 공급 장치 설계를 위한 고급 온칩 주변 기기를 갖추고 있습니다. 보조 코어는 대기 시간이 중요한 알고리즘을 처리하고, 주 코어는 통신 및 시스템 레벨 기능을 관리합니다. 구성 가능한 PWM 제어 입력은 다양한 전력 토폴로지를 제어하며 실시간 펌웨어 업그레이드가 가능합니다. GPU 전원 공급 장치의 경우 dsPIC DSC는 코너 앵커가 있는 4mm x 4mm 패키지로 제공되므로 IPC-9592B 사양에 대한 브릭 DC-DC 검증이 가능하고 주변 장치 통합은 BOM 및 시스템 비용을 줄입니다. 고속 PWM은 역률 보정, 공명 컨버터, 동기식 정류를 위한 정교한 알고리즘을 지원하여 전력 공급의 효율을 향상시킵니다. 또한 정밀한 측정, 고급 제어 알고리즘, 데이터 분석 및 고장 관리를 통해 강력한 전력 모니터링, 예측 유지보수를 활성화하고 데이터 센터 가동 시간을 보장합니다.

디지털 전력 변환을 위한 dsPIC DSC 기능

이러한 컨트롤러는 매끄러운 통합을 위한 다양한 통신 프로토콜을 지원하고 신속한 고장 감지 및 대응을 위해 고속 ADC 및 인터럽트 기능을 제공합니다. dsPIC DSC는 정밀한 전력 변환 제어를 제공하고 에너지 낭비 및 열 발생을 최소화함으로써 AI 서버 및 데이터 센터의 에너지 효율을 개선합니다. 또한 다양한 메모리 크기, 핀 개수, 주변 장치 옵션을 통해 확장할 수 있으므로 맞춤형 설계가 가능합니다. Microchip은 MPLAB X IDE와 같은 소프트웨어 라이브러리 및 도구를 통해 개발을 지원하며, 고성능 DSP 엔진 및 전문화된 주변 장치는 최소한의 외부 부품으로 고급 디지털 제어 루프를 구현합니다.

Microchip의 dsPIC33A DCS(이미지 출처: Microchip)

새로운 dsPIC33A 코어로 디지털 전력 변환을 실현하는 방법

AI 서버와 같은 고급 응용 제품은 효율적인 전력 관리, 엄격한 보안, 기능 안전 조치를 필요로 하므로 고성능 DSC가 요구됩니다. 이러한 요구 사항은 더 높은 클록 속도에서 작동하는 고급 CPU를 갖춘 장치(예: dsPIC33A) 개발을 이끌었습니다. 이러한 DSC는 초당 더 많은 명령어를 처리하므로 전력 수요를 관리하고 데이터 센터 효율성을 개선하는 데 중요한 빠른 응답 시간과 정교한 알고리즘을 지원합니다. 향상된 처리 전력은 고급 제어 알고리즘을 지원하여 전력 변환 효율과 안전성을 개선합니다. 개선된 모니터링을 통해 중요 응용 분야에서 신뢰성 보장 보안 위협이 증가함에 따라 펌웨어 증명 및 장치 인증을 위한 암호화 기술 구현이 중요한 부분이 되어 가면서 메모리 및 성능 요구 사항이 증가하고 있습니다. dsPIC33A DSC는 최신 응용 제품을 위한 뛰어난 성능, 효율, 유연성을 제공하여 디지털 전력 변환에 큰 영향을 미칩니다.

결론

AI 서버의 전력 수요 증가는 최첨단 전력 기술의 발전으로 해결할 수 있는 과제를 제시합니다. 고효율 MOSFET, 정교한 게이트 구동기, 고성능 및 첨단 주변 장치를 탑재한 dsPIC DSC의 활용을 통해 AI 서버의 집중적인 에너지 요구 사항을 충족할 수 있는 전원 공급 장치가 개발되었습니다. 디지털 전력 변환과 고급 알고리즘은 이러한 전원 공급 장치의 피크 효율을 유지하는 데 중요한 역할을 합니다. AI 서버 기술의 선두를 유지하기 위해 업계 선도업체들과 데이터 센터 운영업체는 최첨단 전력 공급 솔루션에 투자해야 합니다. 이러한 첨단 기술을 도입하면 AI 서버가 뛰어난 성능을 제공할 뿐만 아니라 최적의 에너지 효율로 작동하여 고성능 컴퓨팅의 보다 지속 가능하고 비용 효율적인 미래를 위한 기반을 마련할 수 있습니다.