MOSFET SiC per sistemi di backup HVDC nei server AI

ROHM ha annunciato che il suo MOSFET in carburo di silicio (SiC) da 750 V è stato adottato in una Battery Backup Unit (BBU) progettata per gli alimentatori dei server AI, supportando la transizione del settore verso sistemi di alimentazione in corrente continua ad alta tensione (HVDC).

Architettura di alimentazione HVDC per i data center AI
La crescente diffusione dei carichi di lavoro basati sull’intelligenza artificiale generativa e delle GPU ad alte prestazioni ha aumentato significativamente il consumo energetico dei data center. Per ridurre le perdite di trasmissione associate alla distribuzione dell’energia all’interno delle infrastrutture server, gli operatori dei data center e i produttori di apparecchiature stanno adottando architetture di alimentazione HVDC.

All’interno di questi sistemi, le Battery Backup Unit (BBU) e le Capacitor Unit (CU) forniscono supporto energetico a breve termine a livello di rack server. Questi sistemi contribuiscono a mantenere operative le infrastrutture in caso di interruzioni di corrente, disturbi di tensione e brevi blackout, proteggendo sia i carichi di elaborazione sia i dati archiviati. Con l’aumento dei livelli di potenza, i sistemi di backup devono gestire tensioni e correnti più elevate riducendo al minimo le perdite energetiche durante il trasferimento di potenza e gli eventi di risposta ai guasti.

Integrazione di MOSFET SiC nei sistemi di alimentazione server ±400 V
Il componente selezionato per l’applicazione BBU è l’SCT4013DLL di ROHM, un MOSFET SiC da 750 V impiegato in un’architettura di alimentazione ±400 V per server AI. La tecnologia al carburo di silicio offre caratteristiche elettriche e termiche sempre più importanti negli ambienti server ad alta potenza, tra cui minori perdite di commutazione e funzionamento a temperature elevate.

Secondo ROHM, il dispositivo supporta una temperatura massima di giunzione di 175 °C. Questa caratteristica è particolarmente rilevante nelle BBU, dove la generazione di calore aumenta con la crescita della densità di potenza e della tensione operativa. La maggiore tolleranza termica può contribuire a mantenere un funzionamento stabile in condizioni termiche impegnative, tipiche delle installazioni server ad alta densità.

Compatibilità con i sistemi emergenti a 800 VDC
L’adozione di architetture di alimentazione a 800 VDC dovrebbe aumentare ulteriormente l’efficienza della distribuzione energetica nelle future infrastrutture AI. In questi sistemi, la tensione fornita ai pacchi batteria all’interno delle BBU raggiunge circa 560 V.

Poiché l’SCT4013DLL dispone di una tensione nominale di 750 V, può essere utilizzato anche in queste architetture di alimentazione di nuova generazione. Ciò garantisce una certa continuità progettuale ai produttori che sviluppano sistemi di alimentazione di backup destinati a supportare le future piattaforme di server AI e la più ampia catena di fornitura digitale che dipende da risorse di calcolo sempre disponibili.

Ruolo dei dispositivi SiC nei sistemi di backup ad alta potenza
I sistemi di alimentazione HVDC per server AI richiedono unità di backup in grado di rispondere immediatamente a condizioni operative anomale gestendo al contempo tensioni elevate e correnti di grande entità. I semiconduttori di potenza utilizzati in questi sistemi devono garantire un equilibrio tra capacità di tensione, efficienza di commutazione, prestazioni termiche e affidabilità.

I MOSFET SiC vengono sempre più valutati per queste applicazioni perché possono operare a tensioni e temperature superiori rispetto alle tradizionali alternative basate sul silicio, riducendo al contempo le perdite di potenza durante la commutazione. Queste caratteristiche li rendono adatti alla conversione di potenza, alle interfacce di accumulo energetico e ai circuiti di protezione nei settori dell’ecosistema dei dati automotive e delle infrastrutture per data center.

Strategia per i semiconduttori di potenza
ROHM ha dichiarato che continuerà ad ampliare il proprio portafoglio di dispositivi di potenza basati su SiC, nitruro di gallio (GaN) e silicio per rispondere alle crescenti esigenze dei server AI e dei data center. L’azienda sta inoltre sviluppando soluzioni integrate di gestione dell’energia che combinano semiconduttori di potenza, circuiti integrati analogici e altre tecnologie per migliorare l’efficienza complessiva dei sistemi.

Il dispositivo adottato fa parte della famiglia di prodotti EcoSiC dell’azienda, basata sulla tecnologia al carburo di silicio. ROHM sviluppa internamente le tecnologie produttive SiC, compresa la produzione dei wafer, lo sviluppo dei processi, il packaging e il controllo qualità, e gestisce una struttura produttiva integrata che copre più fasi della fabbricazione dei dispositivi.

Contesto aggiuntivo
Questa sezione illustra specifiche tecniche e confronti competitivi non inclusi nel comunicato stampa originale.

Fornitori concorrenti come Infineon Technologies, Wolfspeed, onsemi, STMicroelectronics e Mitsubishi Electric offrono anch’essi portafogli di MOSFET SiC destinati ad applicazioni di conversione energetica nei data center, accumulo energetico industriale e veicoli elettrici.

Temperature massime di giunzione pari a 175 °C sono tipiche dei MOSFET SiC di livello industriale, mentre i MOSFET superjunction basati sul silicio operano generalmente con limiti termici inferiori e presentano perdite di commutazione più elevate in applicazioni ad alta tensione comparabili.

La transizione dalle tradizionali architetture server a 48 V verso architetture ±400 V e i futuri sistemi a 800 VDC mira a ridurre i livelli di corrente a parità di potenza erogata, diminuendo così le perdite nei conduttori e migliorando l’efficienza complessiva della distribuzione energetica. Poiché il consumo energetico dei rack server AI supera sempre più frequentemente diverse decine di kilowatt, queste architetture ad alta tensione stanno diventando un importante elemento di progettazione per le future infrastrutture dei data center.

Edito da Aishwarya Mambet, redattrice di Induportals, con il supporto dell’IA.

www.rohm.com