Проблемы тестирования энергосистем центров обработки данных для ИИ и решения для инфраструктуры ЦОД нового поколения 

По мере того как большие языковые модели развиваются с беспрецедентной скоростью, глобальные инвестиции в вычислительную инфраструктуру для искусственного интеллекта (ИИ) перешли в фазу интенсивной конкуренции.

Согласно отраслевым прогнозам, объем рынка центров обработки данных для ИИ (AIDC) в Китае к 2026 году достигнет 177,8 млрд юаней, а к 2030 году приблизится к отметке в 400 млрд юаней.

В этой гонке за вычислительными мощностями эффективность инфраструктуры AIDC зависит не только от графических процессоров (GPU), но и от «скрытого героя» внутри серверной стойки — системы электропитания.

Обеспечение высокой стабильности, эффективности и безопасности на каждом этапе преобразования электроэнергии — от входа в сеть переменного тока до подачи питания непосредственно на ядро ​​GPU — стало важнейшим фактором, определяющим конкурентоспособность инфраструктуры AIDC.

В данной статье рассматриваются проблемы тестирования систем электропитания, с которыми сталкивается инфраструктура AIDC в ​​эпоху стремительного развития ИИ-вычислений, а также представлены комплексные решения для проведения таких испытаний.

Три основные проблемы при тестировании архитектуры питания в системах AIDC

В традиционных центрах обработки данных архитектуры распределения питания 12 В когда-то были отраслевым стандартом.

Сегодня архитектуры питания серверов для задач искусственного интеллекта (ИИ) стремительно развиваются в сторону более высоких уровней напряжения:

• Архитектуры 48 В / 54 В стали общепринятым решением.

• Архитектуры питания ±400 В и 800 В всё чаще внедряются ведущими поставщиками облачных услуг.

Такая трансформация дает существенные преимущества, включая более высокую мощность и повышенную эффективность. Однако она также влечет за собой более сложные требования к тестированию.

Необходимость в высокоскоростном динамическом отклике, работа с высоким энергопотреблением и потребность в проверке оборудования во всех возможных сценариях эксплуатации выводят традиционные испытательные системы за пределы их текущих возможностей.

Задача 1: Высокоскоростной динамический отклик
Системы AIDC (центров обработки данных для задач ИИ) используют сложные многоступенчатые архитектуры электропитания:

От высоковольтного входа постоянного тока (HVDC) — к централизованному выходу 48 В / 54 В в стоечных системах питания — и, наконец, к многофазному преобразованию постоянного тока (DC/DC) на материнских платах серверов, обеспечивающему питание ядер GPU/CPU низким напряжением (0,6–5 В) при высоких токах.

При выполнении масштабных параллельных вычислительных задач графические процессоры (GPU) часто переключаются между режимами простоя и полной нагрузки.

Скорость изменения тока (slew rate) во время таких переходов может достигать сотен ампер в микросекунду (А/мкс).

Следовательно, испытательные системы должны быть способны имитировать высокоскоростные динамические изменения нагрузки в диапазоне от десятков до сотен А/мкс, чтобы точно проверять стабильность питания и переходные характеристики серверов для ИИ.

Задача 2: Высокое энергопотребление
В эпоху AIDC мощность, потребляемая одной серверной стойкой, значительно возросла:

С традиционных 5–10 кВт до сотен киловатт и даже уровней, исчисляемых мегаваттами (МВт).

Традиционные резистивные нагрузки и обычные электронные нагрузки ограничены принципом своего действия: вся потребляемая в процессе тестирования энергия преобразуется в тепло.

Это приводит к следующим последствиям:

• Высокие затраты на электроэнергию во время испытаний.

• Необходимость в дополнительных системах охлаждения.

• Рост эксплуатационных расходов, связанных с отводом тепла.

При проведении масштабных испытаний систем питания для AIDC энергоэффективность процесса тестирования становится критически важным фактором.

Задача 3: Комплексное охватывание сценариев для систем накопления энергии (BESS), конденсаторных блоков резервного питания (CBU) и интеграции вычислительных мощностей с энергосистемами

В силу специфики инфраструктуры центров обработки данных для задач ИИ (AIDC) — включая высокую плотность мощности, значительные колебания нагрузки и крайне высокие требования к надежности — система электроснабжения превращается из вспомогательного компонента в ключевой фактор, определяющий возможности развертывания вычислительной инфраструктуры.

Начиная с 2025 года, процесс практического внедрения различных решений по накоплению энергии для AIDC значительно ускорился.

Активно развиваются такие технологии, как:

• системы накопления энергии, формирующие параметры сети (grid-forming energy storage);

• высоковольтные архитектуры постоянного тока (HVDC);

• интеграция литиевых и натриевых накопителей энергии;

• интеллектуальное управление энергопотреблением.

Отрасль переходит от традиционных схем резервного питания к комплексной координации вычислительных ресурсов и систем энергоснабжения.

Системы накопления энергии, аккумуляторные блоки резервного питания (BBU), конденсаторные блоки резервного питания (CBU) и соответствующая энергетическая инфраструктура становятся стандартными элементами при развертывании AIDC, что делает их важными объектами для проведения проверок и испытаний.

Решение для полномасштабного тестирования энергопотребления с помощью AIDC.

Обладая многолетним опытом в сфере тестирования систем электропитания центров обработки данных, мы разработали комплексное решение для тестирования электропитания (AIDC), призванное помочь в решении отраслевых задач и поддержать клиентов при переходе на архитектуры электропитания нового поколения.

Данное решение обеспечивает клиентам следующие ключевые преимущества:

Высокоскоростной динамический отклик
Электронные нагрузки серий N69200H и N67000 поддерживают скорость нарастания тока (slew rate) до 60 А/мкс для отдельного устройства. Предусмотрена возможность параллельного подключения нескольких модулей для увеличения мощности вплоть до мегаваттного (МВт) уровня, что позволяет достичь скорости нарастания тока, исчисляемой сотнями ампер в микросекунду (А/мкс). Благодаря таким характеристикам данные устройства отлично подходят для задач высокоскоростного динамического нагрузочного тестирования, актуальных для систем питания серверов искусственного интеллекта (ИИ) и источников питания ядер процессоров (Vcore).

Высокоэффективная рекуперация энергии для снижения эксплуатационных расходов
Высокопроизводительные двунаправленные источники питания постоянного тока серий N35500 и N35100 поддерживают переключение в режим рекуперативной нагрузки одним нажатием кнопки.

Система способна возвращать энергию, используемую при тестировании, обратно в электросеть; при этом КПД рекуперации достигает 95%.

При проведении испытаний мощного оборудования — например:

• высоковольтных систем постоянного тока (HVDC);

•  стоечных систем электропитания,

— данное решение позволяет существенно сократить:

• затраты на электроэнергию;

• расходы на эксплуатацию систем охлаждения,

— одновременно повышая общую эффективность процесса тестирования.

Комплексный охват всех сценариев применения
Решение для тестирования AIDC охватывает десять основных сценариев применения, включая:

• SST (твердотельные трансформаторы)

• HVDC (системы передачи электроэнергии постоянным током высокого напряжения)

• UPS (источники бесперебойного питания)

• PSU (блоки питания)

• Power Shelf (модульные системы электропитания)

• Rack Power (стоечные системы электропитания)

• DC-DC (преобразователи постоянного тока в постоянный)

• Оптические модули

• Шинопроводы

• BBU (блоки резервного питания)

Решение также поддерживает тестирование новых типов оборудования для хранения энергии, в том числе:

• BESS (системы накопления энергии на базе аккумуляторных батарей)

• CBU (блоки резервного питания на основе конденсаторов)

Обеспечение будущего инфраструктуры ИИ посредством передовых методов тестирования
По мере того как вычислительная инфраструктура для ИИ движется в сторону более высокой плотности мощности, архитектур с повышенным напряжением и усложненных систем интеграции энергопотребления, возможности тестирования становятся важнейшим фундаментом для успешного развертывания таких систем.

Благодаря высокоскоростному динамическому моделированию, рекуперации энергии и проверке работоспособности в любых сценариях эксплуатации, наши решения для тестирования систем электропитания в сфере ИИ (AIDC) помогают заказчикам ускорить разработку и внедрение архитектур электропитания нового поколения.