800-VDC-Architekturen auf Basis von Galliumnitrid
Infineon und Nvidia versorgen KI-Rechenzentren mit Energie
Infineon und Nvidia adressieren den extremen Energiebedarf von KI-Workloads in Rechenzentren. Dabei sorgt der Einsatz von Galliumnitrid statt Silizium im Hochvolt-Spannungsumrichter für eine höhere Leistungsdichte und geringere Bauhöhe.
Galliumnitrid-Technologie von Infineon etabliert sich zunehmend als Lösung für die Stromwandlung in KI-Rechenzentren.
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Infineon Technologies verkündet anlässlich der Nvidia-Entwicklerkonferenz GTC Berlin den Ausbau der Zusammenarbeit bei 800-Volt-Gleichstrom-Architekturen (800 VDC) für KI-Rechenzentren. Im Mittelpunkt steht der Hochvolt-Spannungsumrichter (Intermediate Bus Converter, IBC) als eine kritische Wandlungsstufe in der Energieversorgungskette von KI-Rechenzentren. Die Galliumnitrid-Technologie (GaN) von Infineon etabliert sich dabei als geeignete Technologie für diese Stufe. Die Ankündigung setzt die gemeinsame Arbeit beider Unternehmen fort, die seit Mai 2025 besteht.
Angesichts des extremen Energiebedarfs von KI-Workloads setzen Rechenzentren auf Zwischenkreisarchitekturen, in denen ein IBC die hohe Eingangsspannung von 800 V auf eine niedrigere Spannungsebene für die Beschleunigerkarte reduziert. Nachgelagerte Stufen können so effizient die Kern- und Point-of-Load-Spannungen erzeugen, die KI-Prozessoren benötigen. Dieser mehrstufige Ansatz verringert die Verluste bei der Stromumwandlung und muss zugleich strenge Vorgaben an Platzbedarf, Wärmegrenzen und Verfügbarkeit erfüllen. Mit dem Ausbau der KI-Infrastruktur wird 800 VDC zukünftig als zusätzliche Stromversorgungslösung neben bestehenden Wechselstromarchitekturen für Rechensysteme mit höherer Leistungsdichte eingeführt.
Welche Vorteile bringt der Einsatz von Galliumnitrid?
Das Halbleitermaterial Galliumnitrid ist für die Anwendung des Intermediate Bus Converters besonders geeignet. Im Vergleich zu Silizium schalten GaN-Leistungsbauteile deutlich schneller und mit geringeren Verlusten. Das ermöglicht Schaltfrequenzen von bis zu 1 MHz in der IBC-Stufe. Magnetische Bauteile und passive Komponenten können dadurch erheblich kleiner sein, was sich direkt in höherer Leistungsdichte und geringerer Bauhöhe niederschlägt. Das ist ein wichtiger Vorteil, da Rack-Fläche in KI-Rechenzentren zunehmend knapp wird. Gleichzeitig tragen die geringen Leitungs- und Schaltverluste von GaN zu einer hohen Wandlungseffizienz bei und begrenzen die Wärmeentwicklung, auch wenn die Leistung pro Rack weiter in Richtung Megawatt steigt. GaN eignet sich damit besonders für die kombinierten Anforderungen an Leistungsdichte, Effizienz und schnelles Ausregelverhalten in der IBC-Stufe. Infineon hat langjährige Erfahrung in der Entwicklung und Fertigung von GaN mit und bietet in Kombination mit den Produktfamilien PSOC Control C3 und EiceDriver vollständige Systemlösungen für IBCs.
Unsere Zusammenarbeit mit Nvidia zu 800-Volt-Architekturen zeigt, was möglich ist, wenn fundiertes Halbleiterwissen auf das Innovationstempo von künstlicher Intelligenz trifft. Systemlösungen auf Galliumnitrid-Basis sind ein wichtiger Wegbereiter für diese nächste Generation von Rechenzentren.
Jochen Hanebeck, CEO von Infineon
Das GaN-Portfolio von Infineon deckt alle Hochvolt-IBC-Stufen für KI-Rechenzentren ab, darunter 800 V auf 50 V, 800 V auf 12 V und 800 V auf 6 V. Rechenzentrumsbetreiber können damit Rack-Architekturen optimieren, ohne Abstriche bei Leistungsdichte oder Effizienz. Bei dieser Kombination aus hoher Schaltfrequenz, Leistungsdichte und Effizienz spielen GaN-Leistungsschalter ihre Vorteile voll aus. Das Portfolio umfasst IBC-Lösungen auf Basis von Silizium, Galliumnitrid und Siliziumkarbid.
Infineon und Nvidia arbeiten entlang der gesamten Stromversorgungskette von Rechenzentren zusammen. Neben IBCs gehören dazu auch Lösungen für den Schutz des Strompfads, die Sicherheits- und Wartungsaspekte wie die Hot-Swap-Controller-Funktionalität adressieren und künftige Serverboards in 800-VDC-Architekturen ermöglichen.
