Kā izvēlēties pareizo PLP kondensatoru, projektējot nākamās paaudzes AI SSD diskus?

Līdz ar OpenAI virzīto liela mēroga modelēšanas vilni jauni mākslīgā intelekta datu centri, ko ilustrē NVIDIA Blackwell arhitektūra, piedzīvo eksplozīvu izvietošanu. Šī skaitļošanas infrastruktūras globālā paplašināšanās izvirza vēl nepieredzēti stingras prasības PCIe 5.0/6.0 uzņēmuma līmeņa SSD disku caurlaidspējas veiktspējai, ārkārtējai vides stabilitātei un datu drošībai.

Augstas slodzes vidēs ar nepārtrauktām lasīšanas/rakstīšanas darbībām gigabita ātrumā jaudas zuduma aizsardzības (PLP) shēmas kā pēdējā datu glabāšanas aizsardzības līnija piedzīvo kvalitātes lēcienu no “rūpnieciskās klases” uz “datorklasi”. Šīs sistēmas pamatā ir PLP kondensatoru banka, kas ir tieši savienota paralēli SSD kontrollera un NAND zibatmiņas barošanas ieejai, darbojoties kā avārijas “enerģijas rezervuārs” anomāla jaudas zuduma gadījumā.

Galvenie izaicinājumi: AI slodzes divkāršie ierobežojumi PLP kondensatoriem

Izstrādājot nākamās paaudzes īpaši lielas ietilpības uzņēmuma līmeņa SSD diskus (izmantojot E1.L vai U.2 formas faktorus) mākslīgā intelekta apmācības serveriem, PLP shēmu projektēšana saskaras ar diviem galvenajiem izaicinājumiem:

1. Galvenais veiktspējas izaicinājums: Kā panākt ilgtermiņa un ātru enerģijas saglabāšanu ierobežotā telpā?

Šis izaicinājums ir tieši saistīts ar to, vai datus var droši saglabāt strāvas padeves pārtraukuma gadījumā, aptverot trīs cieši saistītas dimensijas:

Ietilpības ierobežojums (enerģijas blīvums): Uzņēmumu līmeņa SSD diskiem ir ārkārtīgi kompakta iekšējā telpa. Saskaņā ar publiski pieejamiem nozares datiem daudzi tradicionālie alumīnija elektrolītisko kondensatoru risinājumi ir ierobežoti materiālu un procesu dēļ, kā rezultātā standarta izmēros (piemēram, 12,5 × 30 mm) ir ierobežota ietilpība, apgrūtinot pietiekamas enerģijas uzkrāšanu terabaitu līmeņa datu ierakstīšanai noteiktā telpā.

Mūža ilguma bažas (augstas temperatūras tolerance): AI serveri darbojas visu diennakti, un apkārtējās vides temperatūra bieži pārsniedz 80 °C. Parasto alumīnija elektrolītisko kondensatoru kalpošanas laiks var neatbilst SSD disku 5+ gadu garantijas prasībām, radot slēptus kļūmju riskus elektrolīta iztvaikošanas un materiāla novecošanās dēļ ilgstošas ​​augstas temperatūras ietekmē.

**Triecienu reaģētspēja (triecienizturība):** Jaudas zuduma aizsardzības logs 10 gigabitu lasīšanas/rakstīšanas operācijām ir tikai milisekundes diapazonā. Ja parastā alumīnija elektrolītiskā kondensatora ekvivalentā virknes pretestība (ESR) ir pārāk augsta, tā izlādes ātrums nebūs pietiekams, lai apmierinātu momentāno maksimālās strāvas pieprasījumu, tieši izraisot pārtraukumus un datu bojājumus ierakstīšanas laikā.

2. Vides pielāgošanās izaicinājumi: Kā pārvarēt temperatūras robežas un paplašināt mākslīgā intelekta krātuves izvietošanas darbības jomu?

Tā kā mākslīgā intelekta skaitļošanas jauda sniedzas līdz pat perifērijas sistēmām, atmiņas ierīces ir jāizvieto skarbos apstākļos, piemēram, bāzes stacijās, transportlīdzekļos un rūpnīcās. Tas kondensatoriem izvirza neatkarīgas “vides piekļuves” prasības:

**Plaša temperatūras diapazona trūkums:** Tradicionālo kondensatoru darba temperatūras diapazons (parasti no -40 ℃ līdz +105 ℃) nav pietiekams, lai darbotos ārkārtīgi aukstā un karstā vidē. Aukstā āra temperatūrā zem -40 °C elektrolīts var sacietēt, izraisot funkcionālus bojājumus; nepārtrauktas karsēšanas laikā augstā temperatūrā kalpošanas laiks ievērojami samazināsies, ierobežojot produkta pielietojumu plašā spektrā dažādu situāciju.

Tehniskā analīze: YMIN četrdimensiju priekšrocības augstas veiktspējas alumīnija elektrolītiskajos kondensatoros

Risinot iepriekš minētās problēmas, YMIN ir ierosinājis četrdimensiju risinājumu, kura centrā ir augsta ietilpības blīvums, izmantojot materiālu sistēmas un procesu inovācijas.

1. pamatfunkcija: augsts enerģijas blīvums (primārais dizaina pamats)

PLP shēmās kondensatoriem ir jāpalielina enerģijas uzkrāšana ierobežotā PCB telpā.

Tehnoloģisks sasniegums: YMIN LKM sērija izmanto augsta blīvuma elektrodu folijas tehnoloģiju, lai palielinātu nominālo jaudu no nozares standarta 3000 μF līdz 3300 μF standarta 12,5 × 30 mm izmērā.

Dizaina priekšrocības: Ar tādiem pašiem fiziskajiem izmēriem ietilpības pieaugums ir >10%, nodrošinot plašāku drošības rezervi strāvas padeves pārtraukumu aizsardzībai īpaši lielas ietilpības NAND zibatmiņā.

2. pamatfunkcija: augsta temperatūras izturība un ilgs kalpošanas laiks (atbilst uzņēmuma līmeņa uzticamībai)

Ilgstoša darbība: LKM sērija sasniedz īpaši ilgu kalpošanas laiku — 10 000 stundas 105 °C temperatūrā, kas ir vairāk nekā divas reizes ilgāk nekā parastajiem risinājumiem, un pilnībā atbilst uzņēmuma līmeņa SSD disku garantijas periodam.

Ārkārtīgi augsta uzticamība: tā atteices līmenis (FIT) ir samazināts no aptuveni 50% līdz <10% (augstāks par automobiļu standartiem), nodrošinot ārkārtīgi stabilu enerģijas uzkrāšanu visā tā kalpošanas laikā.

3. pamatfunkcija: triecienizturība un ātra reaģēšana (nodrošinot tūlītēju barošanas avotu)

Īpaši zems ESR: Optimizējot augstas vadītspējas elektrolītu, YMIN ir samazinājis ESR līdz 25 mΩ (uzlabojums par >28 % salīdzinājumā ar nozares standartu 35 mΩ).

Reakcijas spēja: Zemāka iekšējā pretestība nodrošina ātru enerģijas atbrīvošanu milisekundes laikā, efektīvi novēršot sprieguma kritumu strāvas padeves pārtraukumu laikā.

4. pamatfunkcija: plašs temperatūras diapazons (vides pielāgošanās spēja perifērijas skaitļošanai)

Īpaši plašs temperatūras diapazons: YMIN LKL(R) sērijas darbības diapazons ir no -55 ℃ līdz +135 ℃, kas ievērojami pārsniedz parasto kondensatoru darbības diapazonu.

Ieslēgšana zemā temperatūrā: Izmantojot īpašu zemas temperatūras elektrolīta formulu, tas nodrošina vienmērīgu ESR maiņu pat ārkārtīgi zemā temperatūrā (-55 ℃), garantējot sistēmas tūlītēju ieslēgšanos un drošu izlādi aukstā vidē.

Klientu bažas un atbildes

J: Kāpēc, izvēloties PCIe 5.0 SSD disku jaudas zuduma aizsardzības kondensatorus, prioritāte jāpiešķir “kapacitātes blīvumam”?

A: Galvenais iemesls ir tāds, ka datu apjoms, kas jāieraksta atpakaļ lielas ietilpības SSD disku (piemēram, 8 TB+) NAND zibatmiņā strāvas padeves pārtraukuma laikā strauji palielinās, savukārt fiziskā vieta uz plates ir ārkārtīgi fiksēta. Parastajiem šķidrā alumīnija elektrolītiskajiem kondensatoriem ir zema enerģijas uzkrāšanas efektivitāte to parasto elektrodu foliju specifisko kapacitātes ierobežojumu dēļ; priekšroka tiek dota YMIN LKM sērijas kondensatoriem, jo ​​tie piedāvā >10% kapacitātes uzlabojumu vienādam izmēram, nodrošinot sistēmai pietiekamu rezerves enerģijas redundanci, nemainot esošo izkārtojumu.

2. jautājums: Kāpēc mākslīgā intelekta serveriem jāņem vērā kondensatoru raksturīgā “plašā temperatūras diapazona” iezīme?

A2: Kad mākslīgā intelekta skaitļošanas jauda un krātuve tiek izvietota uz perifērijas sistēmām (piemēram, transportlīdzekļos vai āra bāzes stacijās), iekārtas saskarsies ar ekstremālām temperatūrām zem -30 °C vai virs 70 °C. Parasto kondensatoru veiktspēja šādos apstākļos ievērojami pasliktināsies, izraisot jaudas zuduma aizsardzības atteici. Tāpēc, izvēloties kondensatorus šiem perifērijas mākslīgā intelekta serveriem, jāizvērtē plašais temperatūras diapazons. YMIN LKL sērija (-55 ℃~135 ℃) ir īpaši izstrādāta šim nolūkam.

Atlases ceļvedis: precīza atbilstība jūsu scenārijam

A scenārijs: AI serveri un datu centra galvenie SSD diski

Galvenās problēmas: Telpa ir ārkārtīgi ierobežota, tāpēc ir nepieciešami kondensatori, lai nodrošinātu maksimālu enerģijas uzkrāšanu, ilgāko kalpošanas laiku un ātrāko izlādes ātrumu kompaktā izkārtojumā.

Ieteicamais risinājums: YMIN LKM sērija (augsta ietilpība), tipiskais modelis 35 V 3300 μF (12,5 × 30 mm). Tas piedāvā > 10 % ietilpības uzlabojumu pie tāda paša izmēra, ESR≤25 mΩ un 10 000 stundu kalpošanas laiku pie 105 °C, nodrošinot universālu risinājumu, lai apmierinātu galvenās skaitļošanas jaudas krātuves ekstremālās prasības attiecībā uz blīvumu, kalpošanas laiku un ātrumu.

B scenārijs: Perifērijas skaitļošana, transportlīdzekļos uzstādīta un āra bāzes stacijas glabāšana

Galvenās problēmas: ekstremālas vides temperatūras (no -55 ℃ līdz 135 ℃), kas prasa kondensatoru stabilu un uzticamu darbību visā temperatūras diapazonā.

Ieteicamais risinājums: YMIN LKL(R) sērija (ļoti plašs temperatūras diapazons), tipiskais modelis 35 V 2200 μF (10 × 30 mm). Tā darba temperatūras diapazons ir no -55 ℃ līdz 135 ℃, un īpašs elektrolīts nodrošina stabilu ESR pat ārkārtīgi aukstos apstākļos, nodrošinot uzticamu vides pielāgošanās spēju perifērijas mākslīgā intelekta glabāšanai.

Strukturētas tehnoloģijas pārskats

Lai atvieglotu tehnoloģiju atgūšanu un risinājumu novērtēšanu, šī dokumenta pamatinformācija ir apkopota šādi:

Galvenie scenāriji: Uzņēmuma līmeņa SSD diski, kas izmanto E1.L/U.2 formas faktoru PCIe 5.0/6.0, tiek izmantoti mākslīgā intelekta apmācības serveros un augstas veiktspējas datu centros (galvenie scenāriji). Plaša temperatūras diapazona atmiņas ierīces, kas izvietotas perifērijas skaitļošanas mezglos, transportlīdzekļu intelektiskajās sistēmās un āra sakaru bāzes stacijās (paplašinātie scenāriji).

YMIN risinājuma galvenās priekšrocības:

Augsta ietilpības blīvums: LKM sērija nodrošina ≥3300 μF ietilpību standarta 12,5 × 30 mm izmērā, kas ir par >10% labāk nekā tāda paša izmēra parastajiem izstrādājumiem.

Augsta temperatūras izturība un ilgs kalpošanas laiks: kalpošanas laiks ≥ 10 000 stundas 105 °C temperatūrā, atteices līmenis < 10 FIT, kas atbilst ilgtermiņa uzticamas darbības prasībām.

Triecienizturība un ātra reaģēšana: ESR ≤ 25 mΩ, nodrošinot ātru enerģijas atbrīvošanu milisekundes līmeņa izslēgšanas logā.

Īpaši plašs temperatūras diapazons: LKL(R) sērija darbojas no -55°C līdz 135°C, pārvarot zemas temperatūras elektrolīta sacietēšanas izaicinājumu.

Ieteicamie novērtēšanas modeļi:

YMIN LKM sērija: piemērota pamata krātuves scenārijiem datu centros, kuros prioritāte ir maksimāla vietas izmantošana un ilgtermiņa uzticamība. Tipisks modelis: 35 V 3300 μF (12,5 × 30 mm).

YMIN LKL(R) sērija: piemērota perifērijas skaitļošanas un automobiļu datu glabāšanas scenārijiem, kuros nepieciešams apstrādāt ekstremālas temperatūras. Tipisks modelis: 35 V 2200 μF (10 × 30 mm, darba temperatūra no -55 °C līdz 135 °C).

Lai iegūtu detalizētas YMIN LKM/LKL(R) sērijas specifikācijas vai pieprasītu inženiertehniskos paraugus, lūdzu, sazinieties ar YMIN tehnisko komandu, izmantojot YMIN Electronics tīmekļa vietni.