MOSFETs SiC pour systèmes de secours HVDC des serveurs IA

ROHM a annoncé que son MOSFET en carbure de silicium (SiC) de 750 V a été adopté dans une unité de secours par batterie (Battery Backup Unit, BBU) destinée aux alimentations de serveurs d’intelligence artificielle, soutenant ainsi la transition du secteur vers des systèmes d’alimentation en courant continu haute tension (HVDC).

Architecture d’alimentation HVDC pour les centres de données IA
Le déploiement croissant des charges de travail d’IA générative et des GPU haute performance a considérablement augmenté la consommation énergétique des centres de données. Afin de réduire les pertes de transmission liées à la distribution de l’énergie au sein de l’infrastructure serveur, les exploitants de centres de données et les fabricants d’équipements se tournent vers des architectures d’alimentation HVDC.

Dans ces systèmes, les unités de secours par batterie (BBU) et les unités à condensateurs (Capacitor Units, CU) fournissent un soutien énergétique à court terme au niveau des baies de serveurs. Ces systèmes contribuent au maintien des opérations en cas de coupure de courant, de perturbation de tension ou d’interruption momentanée, protégeant ainsi les charges de calcul et les données stockées. À mesure que les niveaux de puissance augmentent, les systèmes de secours doivent gérer des tensions et des courants plus élevés tout en limitant les pertes énergétiques lors du transfert de puissance et des événements de protection.

Intégration du MOSFET SiC dans les systèmes d’alimentation serveur ±400 V
Le composant retenu pour cette application BBU est le SCT4013DLL de ROHM, un MOSFET SiC de 750 V intégré dans une architecture d’alimentation ±400 V pour serveurs IA. La technologie au carbure de silicium offre des caractéristiques électriques et thermiques de plus en plus importantes dans les environnements serveurs à forte puissance, notamment des pertes de commutation réduites et un fonctionnement à des températures élevées.

Selon ROHM, le composant supporte une température maximale de jonction de 175 °C. Cette caractéristique est particulièrement pertinente dans les BBU, où la génération de chaleur augmente avec la densité de puissance et la tension de fonctionnement. Cette tolérance thermique accrue peut contribuer à maintenir un fonctionnement stable dans les conditions thermiques exigeantes rencontrées dans les installations de serveurs à forte densité.

Compatibilité avec les futurs systèmes 800 VDC
L’adoption d’architectures d’alimentation 800 VDC devrait permettre d’améliorer davantage l’efficacité de la distribution énergétique dans les futures infrastructures d’IA. Dans ces systèmes, la tension fournie aux packs batteries intégrés aux BBU atteint environ 560 V.

Grâce à sa tension nominale de 750 V, le SCT4013DLL peut également être utilisé dans ces architectures de nouvelle génération. Cette compatibilité offre une certaine continuité de conception aux fabricants développant des systèmes d’alimentation de secours destinés aux futures plateformes de serveurs IA ainsi qu’à la chaîne d’approvisionnement numérique qui dépend de ressources informatiques disponibles en permanence.

Rôle des composants SiC dans les systèmes de secours haute puissance
Les systèmes d’alimentation HVDC pour serveurs IA nécessitent des unités de secours capables de réagir instantanément aux conditions de fonctionnement anormales tout en gérant des tensions élevées et des courants importants. Les semi-conducteurs de puissance utilisés dans ces systèmes doivent concilier tenue en tension, efficacité de commutation, performances thermiques et fiabilité.

Les MOSFETs SiC sont de plus en plus évalués pour ces applications, car ils peuvent fonctionner à des tensions et des températures plus élevées que les alternatives conventionnelles à base de silicium tout en réduisant les pertes lors de la commutation. Ces caractéristiques les rendent adaptés aux systèmes de conversion d’énergie, aux interfaces de stockage énergétique et aux circuits de protection dans les secteurs de l’écosystème des données automobiles et des infrastructures de centres de données.

Stratégie en semi-conducteurs de puissance
ROHM a indiqué qu’il poursuivrait l’élargissement de son portefeuille de composants de puissance en SiC, nitrure de gallium (GaN) et silicium afin de répondre aux besoins croissants des serveurs IA et des centres de données. L’entreprise développe également des solutions intégrées de gestion de l’énergie associant semi-conducteurs de puissance, circuits intégrés analogiques et autres technologies afin d’améliorer l’efficacité globale des systèmes.

Le composant adopté fait partie de la famille EcoSiC de l’entreprise, basée sur la technologie au carbure de silicium. ROHM développe en interne les technologies de fabrication SiC, notamment la production des wafers, le développement des procédés, le conditionnement des composants et le contrôle qualité, tout en exploitant une structure de production intégrée couvrant plusieurs étapes du processus de fabrication.

Contexte supplémentaire
Cette section présente des spécifications techniques et des éléments de comparaison concurrentielle qui ne figuraient pas dans le communiqué de presse d’origine.

Des fournisseurs concurrents tels qu’Infineon Technologies, Wolfspeed, onsemi, STMicroelectronics et Mitsubishi Electric proposent également des portefeuilles de MOSFETs SiC destinés aux applications de conversion d’énergie pour centres de données, de stockage industriel de l’énergie et de véhicules électriques.

Les températures maximales de jonction de 175 °C sont courantes pour les MOSFETs SiC de qualité industrielle, tandis que les MOSFETs superjonction à base de silicium présentent généralement des limites thermiques plus faibles et des pertes de commutation plus élevées dans des applications haute tension comparables.

La transition des architectures serveurs conventionnelles de 48 V vers des architectures ±400 V et 800 VDC vise à réduire les niveaux de courant pour une puissance donnée, diminuant ainsi les pertes dans les conducteurs et améliorant l’efficacité globale de la distribution électrique. Alors que la consommation énergétique des baies de serveurs IA dépasse de plus en plus plusieurs dizaines de kilowatts, ces architectures haute tension deviennent un élément clé dans la conception des futures infrastructures de centres de données.

Publié avec l’assistance de l’IA par Aishwarya Mambet, rédactrice pour Induportals.

www.rohm.com