MOSFETs SiC para sistemas de respaldo HVDC en servidores de IA

ROHM ha anunciado que su MOSFET de carburo de silicio (SiC) de 750 V ha sido adoptado en una Unidad de Respaldo por Batería (Battery Backup Unit, BBU) diseñada para fuentes de alimentación de servidores de inteligencia artificial, apoyando la transición de la industria hacia sistemas de alimentación de corriente continua de alto voltaje (HVDC).

Arquitectura de alimentación HVDC para centros de datos de IA
La creciente implementación de cargas de trabajo de inteligencia artificial generativa y GPU de alto rendimiento ha incrementado significativamente el consumo energético de los centros de datos. Para reducir las pérdidas de transmisión asociadas a la distribución de energía dentro de la infraestructura de servidores, los operadores de centros de datos y los fabricantes de equipos están adoptando arquitecturas de alimentación HVDC.

Dentro de estos sistemas, las Unidades de Respaldo por Batería (BBU) y las Unidades de Condensadores (Capacitor Units, CU) proporcionan soporte energético a corto plazo a nivel de rack de servidores. Estos sistemas ayudan a mantener el funcionamiento durante cortes de energía, perturbaciones de tensión e interrupciones momentáneas, protegiendo tanto las cargas de procesamiento como los datos almacenados. A medida que aumentan los niveles de potencia, los sistemas de respaldo deben gestionar tensiones y corrientes más elevadas minimizando las pérdidas energéticas durante la transferencia de potencia y los eventos de respuesta ante fallos.

Integración de MOSFETs SiC en sistemas de alimentación de servidores ±400 V
El dispositivo seleccionado para la aplicación BBU es el SCT4013DLL de ROHM, un MOSFET SiC de 750 V implementado dentro de una arquitectura de alimentación para servidores de IA de ±400 V. La tecnología de carburo de silicio ofrece características eléctricas y térmicas cada vez más importantes en entornos de servidores de alta potencia, incluyendo menores pérdidas de conmutación y funcionamiento a temperaturas elevadas.

Según ROHM, el dispositivo admite una temperatura máxima de unión de 175 °C. Esta capacidad es especialmente relevante en las BBU, donde la generación de calor aumenta a medida que crecen tanto la densidad de potencia como la tensión de funcionamiento. La mayor tolerancia térmica puede ayudar a mantener un funcionamiento estable bajo condiciones térmicas exigentes, habituales en instalaciones de servidores de alta densidad.

Compatibilidad con sistemas emergentes de 800 VDC
Se espera que la adopción de arquitecturas de alimentación de 800 VDC aumente aún más la eficiencia de distribución de energía en las futuras infraestructuras de inteligencia artificial. En estos sistemas, la tensión suministrada a los paquetes de baterías dentro de las BBU alcanza aproximadamente los 560 V.

Debido a que el SCT4013DLL posee una clasificación de tensión de 750 V, también puede utilizarse en estas arquitecturas de alimentación de próxima generación. Esto proporciona un cierto grado de continuidad de diseño para los fabricantes que desarrollan sistemas de alimentación de respaldo destinados a soportar plataformas de servidores de IA en evolución y la cadena de suministro digital más amplia que depende de recursos informáticos ininterrumpidos.

Papel de los dispositivos SiC en sistemas de respaldo de alta potencia
Los sistemas de alimentación HVDC para servidores de IA requieren unidades de respaldo capaces de responder de forma inmediata a condiciones operativas anómalas mientras gestionan tensiones elevadas y grandes corrientes. Los dispositivos semiconductores de potencia utilizados en estos sistemas deben equilibrar capacidad de tensión, eficiencia de conmutación, rendimiento térmico y fiabilidad.

Los MOSFETs SiC están siendo evaluados cada vez más para estas aplicaciones porque pueden operar a tensiones y temperaturas superiores a las de las alternativas convencionales basadas en silicio, al tiempo que reducen las pérdidas de potencia durante la conmutación. Estas características los hacen adecuados para conversión de potencia, interfaces de almacenamiento energético y circuitos de protección dentro de los sectores del ecosistema de datos automotriz y la infraestructura de centros de datos.

Estrategia de semiconductores de potencia
ROHM afirmó que continuará ampliando su cartera de dispositivos de potencia basados en SiC, nitruro de galio (GaN) y silicio para responder a las crecientes necesidades de los servidores de IA y los centros de datos. La compañía también está desarrollando soluciones integradas de gestión energética que combinan semiconductores de potencia con circuitos integrados analógicos y otras tecnologías para mejorar la eficiencia a nivel de sistema.

El dispositivo adoptado forma parte de la familia de productos EcoSiC de la compañía, basada en tecnología de carburo de silicio. ROHM desarrolla internamente las tecnologías de fabricación de SiC, incluyendo la producción de obleas, el desarrollo de procesos, el encapsulado y el control de calidad, y opera una estructura de producción integrada que cubre múltiples etapas de la fabricación de dispositivos.

Contexto adicional
Esta sección detalla especificaciones técnicas y comparaciones competitivas que no se incluyeron en el comunicado de prensa original.

Proveedores competidores como Infineon Technologies, Wolfspeed, onsemi, STMicroelectronics y Mitsubishi Electric también ofrecen carteras de MOSFETs SiC dirigidas a aplicaciones de conversión de potencia para centros de datos, almacenamiento energético industrial y vehículos eléctricos.

Las temperaturas máximas de unión de 175 °C son habituales entre los MOSFETs SiC de grado industrial, mientras que los MOSFETs de superunión basados en silicio generalmente operan con límites térmicos más bajos y presentan mayores pérdidas de conmutación en aplicaciones comparables de alto voltaje.

La transición desde las arquitecturas tradicionales de servidores de 48 V hacia arquitecturas de ±400 V y los emergentes sistemas de 800 VDC tiene como objetivo reducir los niveles de corriente para una determinada carga de potencia, disminuyendo así las pérdidas en los conductores y mejorando la eficiencia general de la distribución energética. A medida que los racks de servidores de IA superan cada vez más varias decenas de kilovatios de consumo energético, estas arquitecturas de alto voltaje se están convirtiendo en una consideración clave para el diseño de futuras infraestructuras de centros de datos.

Editado por Aishwarya Mambet, editora de Induportals, con asistencia de IA.

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