Cum să alegi condensatorul PLP potrivit atunci când proiectezi următoarea generație de SSD-uri AI?

Odată cu valul masiv de modelare la scară largă impulsionat de OpenAI, noile centre de date bazate pe inteligență artificială, exemplificate de arhitectura Blackwell de la NVIDIA, se confruntă cu o implementare explozivă. Această extindere globală a infrastructurii de calcul impune cerințe extrem de stricte în ceea ce privește performanța de transfer, stabilitatea extremă a mediului și securitatea datelor SSD-urilor PCIe 5.0/6.0 de nivel enterprise.

În medii cu încărcare mare, cu operațiuni continue de citire/scriere la viteze gigabiți, circuitele de protecție la pierderea de energie (PLP), ca ultimă linie de apărare pentru stocarea datelor, trec printr-un salt calitativ de la „nivel industrial” la „nivel de calcul”. Nucleul acestui sistem este bateria de condensatoare PLP, care este conectată direct în paralel la intrarea de alimentare a controlerului SSD și a memoriei flash NAND, acționând ca un „rezervor de energie” de urgență în cazul unei pierderi anormale de energie.

Provocări principale: Limitările duale ale încărcării AI pe condensatoarele PLP

Atunci când se proiectează SSD-uri de generație următoare, de capacitate ultra-înaltă, de nivel enterprise (folosind factori de formă E1.L sau U.2) pentru servere de antrenament AI, proiectarea circuitelor PLP se confruntă cu două provocări principale:

1. Provocarea performanței musculare: Cum să obții o retenție rapidă și pe termen lung a energiei într-un spațiu limitat?

Această provocare se referă direct la posibilitatea păstrării în siguranță a datelor în cazul unei pene de curent, cuprinzând trei dimensiuni strâns legate:

Blocaj de capacitate (densitatea energiei): SSD-urile de nivel enterprise au un spațiu intern extrem de compact. Conform datelor disponibile publicului din industrie, multe soluții convenționale de condensatoare electrolitice din aluminiu sunt limitate de materiale și procese, ceea ce duce la o capacitate limitată în dimensiunile standard (de exemplu, 12,5 × 30 mm), ceea ce face dificilă stocarea unei cantități suficiente de energie pentru scrierea de date la nivel de terabyte într-un spațiu dat.

Durata de viață dificilă (toleranță la temperaturi ridicate): Serverele cu inteligență artificială funcționează 24/7, cu temperaturi ambientale care depășesc adesea 80°C. Condensatoarele electrolitice convenționale din aluminiu, din cauza evaporării electrolitului și a îmbătrânirii materialului la temperaturi ridicate prelungite, pot avea o durată de viață care nu corespunde cerințelor de garanție de peste 5 ani pentru SSD-uri, ceea ce duce la riscuri ascunse de defecțiune.

**Rezistență la impact (șocuri):** Intervalul de protecție împotriva pierderilor de putere pentru operațiunile de citire/scriere de 10 Gigabit este de doar ordin de milisecunde. Dacă rezistența serie echivalentă (ESR) a unui condensator electrolitic din aluminiu convențional este prea mare, viteza sa de descărcare va fi insuficientă pentru a satisface cererea instantanee de curent de vârf, provocând direct întreruperi și coruperea datelor în timpul scrierii inverse.

2. Provocări legate de adaptabilitatea la mediu: Cum se pot depăși limitele de temperatură și se poate extinde domeniul de aplicare al stocării datelor cu inteligență artificială?

Pe măsură ce puterea de calcul a inteligenței artificiale se extinde la periferie, dispozitivele de stocare trebuie implementate în medii dificile, cum ar fi stațiile de bază, vehiculele și fabricile. Acest lucru impune cerințe independente de „acces la mediu” pentru condensatoare:

**Lipsa unui interval larg de temperatură:** Intervalul de temperatură de funcționare al condensatoarelor tradiționale (de obicei între -40℃ și +105℃) este insuficient pentru a acoperi medii extrem de reci și calde. La temperaturi exterioare sub -40°C, electrolitul se poate solidifica, ducând la defecțiuni funcționale; în cazul unei arderi continue la temperaturi ridicate, durata de viață va scădea drastic, limitând utilizarea produsului într-o gamă largă de scenarii de performanță.

Analiză tehnică: Avantajele cvadridimensionale ale YMIN în condensatoarele electrolitice din aluminiu de înaltă performanță

Abordând punctele slabe menționate mai sus, YMIN a propus o soluție cvadridimensională axată pe densitatea mare de capacitate prin inovarea sistemelor de materiale și a proceselor.

Caracteristica principală 1: Densitate energetică ridicată (Fundamentul designului primar)

În circuitele PLP, condensatoarele trebuie să maximizeze stocarea energiei într-un spațiu limitat al PCB-ului.

Descoperire tehnologică: Seria LKM de la YMIN utilizează tehnologia foliei de electrozi de înaltă densitate pentru a crește capacitatea nominală de la standardul industrial de 3000 μF la 3300 μF, într-o dimensiune standard de 12,5 × 30 mm.

Beneficii de design: Cu aceleași dimensiuni fizice, creșterea capacității este >10%, oferind o marjă de siguranță mai amplă pentru protecția la întreruperile de curent în memoria flash NAND de capacitate ultra-înaltă.

Caracteristica principală 2: Rezistență la temperaturi ridicate și durată lungă de viață (fiabilitate de nivel enterprise)

Funcționare pe termen lung: Seria LKM atinge o durată de viață ultra-lungă de 10.000 de ore la 105°C, mai mult decât dublul duratei de viață a soluțiilor convenționale, potrivindu-se perfect perioadei de garanție a SSD-urilor de nivel enterprise.

Fiabilitate extrem de ridicată: Rata de defecțiune (FIT) este redusă de la aproximativ 50% la <10% (superioară standardelor auto), asigurând o stocare extrem de stabilă a energiei pe întreaga durată de viață.

Caracteristica principală 3: Rezistență la șocuri și răspuns rapid (asigurând alimentarea instantanee cu energie)

ESR ultra-scăzut: Prin optimizarea electrolitului cu conductivitate ridicată, YMIN a redus ESR-ul la 25mΩ (o îmbunătățire de >28% față de standardul industrial de 35mΩ).

Capacitate de răspuns: Rezistența internă mai mică asigură eliberarea rapidă a energiei într-o fereastră de milisecunde, prevenind eficient căderea de tensiune în timpul pene de curent.

Caracteristica principală 4: Interval larg de temperatură (adaptabilitate la mediu pentru Edge Computing)

Interval de temperatură extrem de larg: Seria YMIN LKL(R) se mândrește cu un interval de funcționare de la -55℃ la +135℃, depășind cu mult intervalul de funcționare al condensatoarelor convenționale.

Pornire la temperatură joasă: Utilizând o formulă specială de electrolit pentru temperatură joasă, asigură o schimbare lină a ESR chiar și la temperaturi extrem de scăzute de -55℃, garantând pornirea instantanee a sistemului și siguranța descărcării în medii reci.

Întrebări și răspunsuri despre preocupările clienților

Î: De ce trebuie să se acorde prioritate „densității capacității” atunci când se selectează condensatoarele de protecție împotriva pierderilor de putere pentru SSD-urile PCIe 5.0?

R: Motivul principal este că volumul de date care trebuie scris înapoi în memoria flash NAND a SSD-urilor de mare capacitate (cum ar fi 8TB+) crește brusc în timpul unei pene de curent, în timp ce spațiul fizic de pe placă este extrem de fix. Condensatoarele electrolitice lichide din aluminiu obișnuite au o eficiență scăzută de stocare a energiei datorită limitărilor specifice de capacitate ale foliilor lor de electrozi convenționali; condensatoarele din seria YMIN LKM sunt preferate, deoarece oferă o îmbunătățire a capacității de >10% pentru aceeași dimensiune, oferind o redundanță energetică de rezervă mai suficientă pentru sistem, fără a modifica configurația existentă.

Î2: De ce ar trebui serverele AI să ia în considerare caracteristica „intervalului larg de temperatură” a condensatoarelor?

R2: Atunci când puterea de calcul și stocarea AI sunt implementate la periferie (cum ar fi în vehicule sau stații de bază exterioare), echipamentele se vor confrunta cu temperaturi extreme sub -30°C sau peste 70°C. Condensatoarele obișnuite vor experimenta o degradare severă a performanței în aceste condiții, ducând la defecțiuni ale protecției împotriva pierderilor de energie. Prin urmare, atunci când se selectează condensatoare pentru aceste servere AI de la periferie, trebuie evaluată capacitatea intervalului larg de temperatură. Seria YMIN LKL (-55℃~135℃) este special concepută în acest scop.

Ghid de selecție: Potrivire precisă cu scenariul dumneavoastră

Scenariul A: Servere cu inteligență artificială și SSD-uri pentru centre de date

Provocări cheie: Spațiul este extrem de limitat, necesitând condensatoare care să ofere stocarea maximă de energie, cea mai lungă durată de viață și cea mai rapidă viteză de descărcare într-un design compact.

Soluție recomandată: Seria YMIN LKM (capacitate mare), model tipic 35V 3300μF (12,5×30mm). Oferă o îmbunătățire a capacității de >10% pentru aceeași dimensiune, ESR≤25mΩ și o durată de viață de 10.000 de ore la 105°C, oferind o soluție completă pentru a satisface cerințele extreme ale stocării puterii de calcul de bază în ceea ce privește densitatea, durata de viață și viteza.

Scenariul B: Edge Computing, stocare în stații de bază montate pe vehicule și în aer liber

Provocări cheie: Temperaturi extreme de mediu (de la -55℃ la 135℃), care necesită ca condensatoarele să funcționeze stabil și fiabil pe întregul interval de temperatură.

Soluție recomandată: Seria YMIN LKL(R) (interval de temperatură extrem de larg), model tipic 35V 2200μF (10×30mm). Intervalul său de temperatură de funcționare acoperă între -55℃ și 135℃, iar un electrolit special asigură o ESR stabilă chiar și în condiții extrem de scăzute, oferind o adaptabilitate fiabilă la mediu pentru stocarea AI la marginea ecranului.

Prezentare generală a tehnologiei structurate

Pentru a facilita regăsirea tehnologiei și evaluarea soluțiilor, informațiile principale ale acestui document sunt rezumate după cum urmează:

Scenarii de bază: SSD-uri de nivel enterprise care utilizează factorul de formă E1.L/U.2 PCIe 5.0/6.0, utilizate în servere de antrenament AI și centre de date de înaltă performanță (scenarii de bază). Dispozitive de stocare la temperaturi extinse implementate în noduri de edge computing, sisteme inteligente în vehicule și stații de bază de comunicații exterioare (scenarii extinse).

Avantajele principale ale soluției YMIN:

Densitate mare de capacitate: Seria LKM oferă o capacitate ≥3300μF într-o dimensiune standard de 12,5×30 mm, o îmbunătățire de >10% față de produsele convenționale de aceeași dimensiune.

Rezistență la temperaturi ridicate și durată lungă de viață: Durată de viață ≥ 10.000 de ore la 105°C, rată de defecțiune < 10 FIT, îndeplinind cerințele de funcționare fiabilă pe termen lung.

Rezistență la șocuri și răspuns rapid: ESR ≤ 25mΩ, asigurând eliberarea rapidă a energiei în intervalul de milisecunde pentru oprirea alimentării.

Interval de temperatură extrem de larg: Seria LKL(R) funcționează de la -55°C la 135°C, depășind provocarea solidificării electroliților la temperatură scăzută.

Modele de evaluare recomandate:

Seria YMIN LKM: Potrivită pentru scenarii de stocare centrală în centre de date care prioritizează utilizarea maximă a spațiului și fiabilitatea pe termen lung. Model tipic: 35V 3300μF (12,5×30mm).

Seria YMIN LKL(R): Potrivită pentru scenarii de edge computing și stocare în industria auto care necesită gestionarea unor temperaturi extreme. Model tipic: 35V 2200μF (10×30mm, temperatură de funcționare -55°C până la 135°C).

Pentru specificații detaliate ale seriei YMIN LKM/LKL(R) sau pentru a solicita mostre tehnice, vă rugăm să contactați echipa tehnică YMIN prin intermediul site-ului web YMIN Electronics.