تتعرض رفوف خوادم الذكاء الاصطناعي لارتفاعات مفاجئة في الطاقة وانخفاضات في جهد ناقل التيار المستمر على مستوى أجزاء من الثانية (عادةً من 1 إلى 50 مللي ثانية) أثناء التبديل السريع بين أحمال التدريب والاستدلال. وتشير شركة NVIDIA، في تصميم رف الطاقة GB300 NVL72، إلى أن رف الطاقة الخاص بها يدمج مكونات تخزين الطاقة ويعمل مع وحدة تحكم لتحقيق تنعيم سريع للطاقة العابرة على مستوى الرف (انظر المرجع [1]).
في الممارسة الهندسية، يُمكن استخدام مكثف فائق هجين (LIC) مع وحدة بطارية احتياطية (BBU) لتشكيل طبقة عازلة قريبة، مما يُتيح فصل الاستجابة العابرة عن طاقة النسخ الاحتياطي قصيرة المدى: حيث يتولى المكثف الفائق الهجين (LIC) مسؤولية التعويض على مستوى أجزاء من الثانية، بينما تتولى وحدة البطارية الاحتياطية (BBU) مسؤولية الاستحواذ على الطاقة على مستوى ثوانٍ إلى دقائق. تُقدم هذه المقالة منهجية اختيار قابلة للتكرار للمهندسين، وقائمة بالمؤشرات الرئيسية، وعناصر التحقق. وباستخدام مكثف YMIN SLF 4.0V 4500F (مقاومة مكافئة متسلسلة للوحدة الواحدة ≤ 0.8 ملي أوم، تيار تفريغ مستمر 200 أمبير، يُرجى الرجوع إلى ورقة المواصفات [3] للاطلاع على المعلمات)، تُقدم المقالة اقتراحات للتكوين وبيانات مقارنة داعمة.
تعمل وحدات تزويد الطاقة BBU المثبتة على الرفوف على تقريب "تنعيم الطاقة العابرة" من الحمل.
مع وصول استهلاك الطاقة في الرف الواحد إلى مئات الكيلوواط، قد تتسبب أحمال عمل الذكاء الاصطناعي في ارتفاعات مفاجئة في التيار الكهربائي خلال فترة وجيزة. إذا تجاوز انخفاض جهد ناقل البيانات عتبة النظام، فقد يؤدي ذلك إلى تفعيل حماية اللوحة الأم، أو حدوث أخطاء في وحدة معالجة الرسومات، أو إعادة تشغيل النظام. وللحد من تأثيرات ذروة الاستهلاك على مصدر الطاقة الرئيسي والشبكة الكهربائية، تُطبّق بعض البنى استراتيجيات لتخزين الطاقة والتحكم بها داخل وحدة الطاقة في الرف، مما يسمح بامتصاص ارتفاعات الطاقة وإطلاقها محليًا داخل الرف. وتتلخص الفكرة الأساسية لهذا التصميم في ضرورة معالجة المشكلات العابرة أولًا في أقرب نقطة إلى الحمل.
في الخوادم المجهزة بوحدات معالجة رسومية فائقة القدرة (بمستوى الكيلوواط) مثل NVIDIA GB200/GB300، تحوّل التحدي الأساسي الذي يواجه أنظمة الطاقة من الطاقة الاحتياطية التقليدية إلى التعامل مع ارتفاعات الطاقة العابرة على مستوى أجزاء من الثانية وبمستويات تصل إلى مئات الكيلوواط. تعاني حلول الطاقة الاحتياطية التقليدية، التي تعتمد على بطاريات الرصاص الحمضية، من اختناقات في سرعة الاستجابة وكثافة الطاقة نتيجة لتأخيرات التفاعل الكيميائي المتأصلة، والمقاومة الداخلية العالية، وقدرات قبول الشحن الديناميكي المحدودة. وقد أصبحت هذه الاختناقات عوامل رئيسية تحد من تحسين قدرة الحوسبة في وحدة الرف الواحد وموثوقية النظام.
الجدول 1: مخطط تخطيطي لموقع وضع تخزين الطاقة الهجين ثلاثي المستويات في وحدة BBU الخاصة بالرف (مخطط الجدول)
| جانب التحميل | حافلة التيار المستمر | مكثف فائق هجين (LIC) | وحدة تخزين الطاقة (BBU) | نظام UPS/HVDC |
| خطوة طاقة وحدة معالجة الرسومات/اللوحة الأم (مستوى مللي ثانية) | انخفاض/تموج جهد ناقل التيار المستمر | التعويض المحلي: عادةً من 1 إلى 50 مللي ثانية، شحن/تفريغ عالي السرعة | الاستحواذ قصير المدى على مستوى الدقيقة الثانية (مصمم وفقًا للنظام) | مستوى إمداد الطاقة على المدى الطويل (بالدقائق والساعات) (وفقًا لبنية مركز البيانات) |
تطور العمارة
من "البطارية الاحتياطية" إلى "وضع تخزين الطاقة الهجين ثلاثي المستويات"
تعتمد وحدات تخزين الطاقة الاحتياطية التقليدية بشكل أساسي على البطاريات لتخزين الطاقة. ونظرًا لنقص الطاقة الذي يحدث على مستوى أجزاء من الثانية، فإن البطاريات، المحدودة بحركية التفاعلات الكيميائية والمقاومة الداخلية المكافئة، غالبًا ما تستجيب بشكل أبطأ من أنظمة تخزين الطاقة القائمة على المكثفات. ولذلك، بدأت حلول جانب الرفوف في تبني استراتيجية متعددة المستويات: "وحدة تخزين الطاقة (للحالات العابرة) + وحدة تخزين الطاقة الاحتياطية (لفترة قصيرة) + وحدة تزويد الطاقة غير المنقطعة/وحدة تزويد الطاقة بالتيار المستمر عالي الجهد (لفترة طويلة)".
LIC متصلة بالتوازي بالقرب من ناقل التيار المستمر: تتعامل مع تعويض الطاقة على مستوى الميلي ثانية ودعم الجهد (الشحن والتفريغ عالي المعدل).
وحدة تخزين الطاقة الاحتياطية (البطارية أو غيرها من وحدات تخزين الطاقة): تتعامل مع عمليات الاستحواذ على مستوى الثانية إلى الدقيقة (نظام مصمم لفترة النسخ الاحتياطي).
نظام UPS/HVDC على مستوى مركز البيانات: يتعامل مع إمدادات الطاقة غير المنقطعة على المدى الطويل وتنظيم جانب الشبكة.
يؤدي هذا التقسيم للعمل إلى فصل "المتغيرات السريعة" و"المتغيرات البطيئة": مما يؤدي إلى استقرار الحافلة مع تقليل الإجهاد طويل المدى وضغط الصيانة على وحدات تخزين الطاقة.
تحليل معمق: لماذا YMINالمكثفات الفائقة الهجينة?
يجمع المكثف الفائق الهجين من شركة ymin، والمُسمى LIC (مكثف أيون الليثيوم)، هيكليًا بين خصائص الطاقة العالية للمكثفات وكثافة الطاقة العالية للنظام الكهروكيميائي. في حالات التعويض العابر، يكمن مفتاح تحمل الحمل في: إخراج الطاقة المطلوبة ضمن الفترة الزمنية المستهدفة Δt، وتوفير تيار نبضي كبير بما يكفي ضمن نطاق ارتفاع درجة الحرارة وانخفاض الجهد المسموح به.
قدرة خرج عالية: عند تغير حمل وحدة معالجة الرسومات (GPU) فجأةً أو تقلبات شبكة الطاقة، تتعرض بطاريات الرصاص الحمضية التقليدية، نظرًا لبطء معدل تفاعلها الكيميائي ومقاومتها الداخلية العالية، لتدهور سريع في قدرتها على استقبال الشحن الديناميكي، مما يؤدي إلى عدم قدرتها على الاستجابة في غضون أجزاء من الثانية. يمكن للمكثف الفائق الهجين إتمام التعويض الفوري في غضون 1-50 مللي ثانية، متبوعًا بطاقة احتياطية على مستوى الدقائق من وحدة تزويد الطاقة الاحتياطية (BBU)، مما يضمن استقرار جهد ناقل البيانات ويقلل بشكل كبير من خطر تعطل اللوحة الأم ووحدة معالجة الرسومات.
تحسين الحجم والوزن: عند مقارنة "الطاقة المتاحة المكافئة (المحددة من خلال نطاق الجهد V_hi→V_lo) + نطاق التغير العابر المكافئ (Δt)"، فإن حل طبقة التخزين المؤقت LIC يقلل عادةً من الحجم والوزن بشكل ملحوظ مقارنةً ببطاريات النسخ الاحتياطي التقليدية (انخفاض في الحجم بنسبة 50% إلى 70% تقريبًا، وانخفاض في الوزن بنسبة 50% إلى 60% تقريبًا، والقيم النموذجية غير متاحة للعامة وتتطلب التحقق من المشروع)، مما يوفر مساحة في الرف وموارد تدفق الهواء. (تعتمد النسبة المئوية المحددة على المواصفات والمكونات الهيكلية وحلول تبديد الحرارة للعنصر المراد مقارنته؛ يوصى بالتحقق الخاص بالمشروع).
تحسين سرعة الشحن: تتميز مكثفات الليثيوم أيون (LIC) بقدرات شحن وتفريغ عالية، وعادةً ما تكون سرعة إعادة شحنها أعلى من سرعة البطاريات التقليدية (تحسين في السرعة يزيد عن 5 أضعاف، ما يحقق شحنًا سريعًا في غضون عشر دقائق تقريبًا؛ المصدر: مقارنة بين المكثف الفائق الهجين وبطاريات الرصاص الحمضية التقليدية). يتحدد وقت إعادة الشحن بهامش طاقة النظام، واستراتيجية الشحن، والتصميم الحراري. يُوصى باستخدام "الوقت اللازم لإعادة الشحن إلى V_hi" كمعيار قبول، بالإضافة إلى تقييم ارتفاع درجة الحرارة النبضي المتكرر.
عمر دورة طويل: تتميز مكثفات الرصاص الحمضية الهجينة (LIC) عادةً بعمر دورة أطول ومتطلبات صيانة أقل في ظل ظروف الشحن والتفريغ عالية التردد (مليون دورة، عمر افتراضي يزيد عن 6 سنوات، أي ما يقارب 200 ضعف عمر بطاريات الرصاص الحمضية التقليدية؛ المصدر: مقارنة المكثفات الفائقة الهجينة ببطاريات الرصاص الحمضية التقليدية). يخضع عمر الدورة وحدود ارتفاع درجة الحرارة لمواصفات محددة وظروف اختبار معينة. من منظور دورة الحياة الكاملة، يُسهم ذلك في تقليل تكاليف التشغيل والصيانة وتكاليف الأعطال.
الشكل 2: مخطط نظام تخزين الطاقة الهجين:
بطارية ليثيوم أيون (مستوى ثانية/دقيقة) + مكثف ليثيوم أيون LIC (مخزن مؤقت بمستوى ميلي ثانية)
استنادًا إلى تصميم NVIDIA GB300 المرجعي الياباني Musashi CCP3300SC (3.8V 3000F)، فإنه يتميز بكثافة سعة أعلى، وجهد أعلى، وسعة أعلى في مواصفاته المتاحة للجمهور: جهد تشغيل 4.0 فولت وسعة 4500F، مما يؤدي إلى تخزين طاقة أعلى للخلية الواحدة وقدرات تخزين مؤقت أقوى ضمن نفس حجم الوحدة، مما يضمن استجابة لا مثيل لها على مستوى الميلي ثانية.
المعايير الرئيسية للمكثفات الفائقة الهجينة من سلسلة YMIN SLF:
الجهد المقنن: 4.0 فولت؛ السعة الاسمية: 4500 فهرنهايت
المقاومة الداخلية للتيار المستمر/ESR: ≤0.8 ملي أوم
تيار التفريغ المستمر: 200 أمبير
نطاق جهد التشغيل: 4.0–2.5 فولت
باستخدام حل YMIN الهجين لوحدة التخزين المؤقت المحلية BBU القائم على المكثفات الفائقة، يمكن توفير تعويض عالي للتيار لحافلة التيار المستمر خلال فترة زمنية قصيرة جدًا (بالمللي ثانية)، مما يُحسّن استقرار جهد الحافلة. وبالمقارنة مع الحلول الأخرى التي تتمتع بنفس الطاقة المتاحة وفترة الاستجابة، فإن طبقة التخزين المؤقت تُقلل عادةً من المساحة المُستخدمة وتُوفر موارد الرفوف. كما أنها أكثر ملاءمةً لمتطلبات الشحن والتفريغ عالية التردد والاستعادة السريعة، مما يُخفف من ضغط الصيانة. يجب التحقق من الأداء المحدد بناءً على مواصفات المشروع.
دليل الاختيار: مطابقة دقيقة للسيناريو
في مواجهة التحديات الجسيمة لقوة الحوسبة للذكاء الاصطناعي، يُعد الابتكار في أنظمة إمداد الطاقة أمرًا بالغ الأهمية.مكثف فائق هجين من YMIN طراز SLF 4.0V 4500Fتوفر الشركة، بتقنيتها الخاصة المتينة، حلاً عالي الأداء وموثوقًا للغاية لطبقة التخزين المؤقت BBU المنتجة محليًا، مما يوفر دعمًا أساسيًا للتطور المستمر والمستقر والفعال والمكثف لمراكز بيانات الذكاء الاصطناعي.
إذا كنت بحاجة إلى معلومات تقنية مفصلة، فيمكننا توفير ما يلي: جداول البيانات، وبيانات الاختبار، وجداول اختيار التطبيقات، والعينات، وما إلى ذلك. يرجى أيضًا تقديم معلومات أساسية مثل: جهد الناقل، وΔP/Δt، وأبعاد المساحة، ودرجة الحرارة المحيطة، ومواصفات العمر الافتراضي حتى نتمكن من تقديم توصيات التكوين بسرعة.
قسم الأسئلة والأجوبة
س: قد يرتفع حمل وحدة معالجة الرسومات (GPU) لخادم الذكاء الاصطناعي بنسبة 150% خلال أجزاء من الثانية، ولا تستطيع بطاريات الرصاص الحمضية التقليدية مواكبة هذا الارتفاع. ما هو زمن الاستجابة المحدد لمكثفات YMIN الفائقة من نوع ليثيوم أيون، وكيف يتم تحقيق هذا الدعم السريع؟
تعتمد المكثفات الفائقة الهجينة YMIN (SLF 4.0V 4500F) على مبادئ تخزين الطاقة الفيزيائية، وتتميز بمقاومة داخلية منخفضة للغاية (≤0.8 ملي أوم)، مما يتيح تفريغًا فوريًا عالي السرعة في نطاق 1-50 مللي ثانية. فعندما يتسبب تغير مفاجئ في حمل وحدة معالجة الرسومات (GPU) في انخفاض حاد في جهد ناقل التيار المستمر، يمكنها إطلاق تيار كبير دون أي تأخير تقريبًا، مما يعوض طاقة الناقل مباشرةً، وبالتالي يمنح وحدة تزويد الطاقة الخلفية (BBU) وقتًا كافيًا للاستيقاظ وتولي زمام الأمور، مما يضمن انتقالًا سلسًا للجهد ويتجنب أخطاء الحساب أو أعطال الأجهزة الناتجة عن انخفاض الجهد.
ملخص في نهاية هذه المقالة
السيناريوهات القابلة للتطبيق: مناسب لوحدات الطاقة الاحتياطية (BBUs) على مستوى رف خادم الذكاء الاصطناعي في السيناريوهات التي يواجه فيها ناقل التيار المستمر ارتفاعات/انخفاضات عابرة في الطاقة على مستوى الميلي ثانية؛ قابل للتطبيق على بنية مخزن مؤقت محلي "مكثف فائق هجين + BBU" لتحقيق استقرار جهد الناقل والتعويض العابر في حالات انقطاع التيار الكهربائي على المدى القصير، وتقلبات الشبكة، والتغيرات المفاجئة في حمل وحدة معالجة الرسومات.
المزايا الأساسية: استجابة سريعة على مستوى الميلي ثانية (تعويض عن النوافذ العابرة من 1 إلى 50 مللي ثانية)؛ مقاومة داخلية منخفضة / قدرة تيار عالية، مما يحسن استقرار جهد الناقل ويقلل من خطر إعادة التشغيل غير المتوقعة؛ يدعم الشحن والتفريغ عالي المعدل وإعادة الشحن السريع، مما يقلل من وقت استعادة طاقة النسخ الاحتياطي؛ أكثر ملاءمة لظروف الشحن والتفريغ عالية التردد مقارنة بحلول البطاريات التقليدية، مما يساعد على تقليل ضغط الصيانة وتكاليف دورة الحياة الإجمالية.
الموديل الموصى به: مكثف فائق هجين مربع YMIN SLF 4.0 فولت 4500 فاراد
الحصول على البيانات (المواصفات/تقارير الاختبار/العينات):
الموقع الرسمي: www.ymin.com
الخط الساخن للدعم الفني: 021-33617848
المراجع (المصادر العامة)
[1] مدونة المعلومات العامة/التقنية الرسمية لشركة NVIDIA: مقدمة عن GB300 NVL72 (وحدة تخزين الطاقة) لتنعيم العابر على مستوى الرف/تخزين الطاقة
[2] التقارير العامة من وسائل الإعلام/المؤسسات مثل تريند فورس: طلبات تراخيص البناء ذات الصلة بـ GB200/GB300 ومعلومات سلسلة التوريد
[3] شركة Shanghai YMIN Electronics تقدم "مواصفات المكثف الفائق الهجين SLF 4.0V 4500F"
تاريخ النشر: 20 يناير 2026