5G і штучний інтелект підвищують попит на високопродуктивні пристрої живлення

Огляд розвитку технологій 5G і AI
Стрімкий розвиток технології 5G
Будучи технологією мобільного зв’язку п’ятого покоління, 5G має характеристики високої швидкості, низької затримки та широкого підключення, що робить її важливою рушійною силою в таких сферах, як Інтернет речей (IoT), інтелектуальний транспорт і розумні міста. Мережі 5G можуть забезпечувати швидкість передачі даних у 10-100 разів вищу, ніж мережі 4G, підтримуючи одночасну роботу великої кількості пристроїв онлайн, що висуває вищі вимоги до керування живленням для центрів обробки даних, базових станцій і термінальних пристроїв.

Застосування пристроїв живлення має вирішальне значення для базових станцій і обладнання 5G. Незалежно від того, чи це система живлення всередині базової станції чи підсилювач потужності в смартфоні, пристрої живлення забезпечують ефективну роботу обладнання, одночасно знижуючи споживання електроенергії та тиск управління теплом.

Всебічне проникнення штучного інтелекту
У той же час застосування технології штучного інтелекту в багатьох сферах постійно поглиблюється. Технологія AI вимагає потужної обчислювальної потужності для обробки величезних обсягів даних, особливо в таких сферах, як машинне та глибоке навчання, де обсяг і складність обробки даних значно перевищують традиційні обчислення. Таким чином, попит на високопродуктивні обчислювальні пристрої з технологією штучного інтелекту призвів до модернізації енергетичних пристроїв, вимагаючи від них вищої ефективності, нижчого споживання енергії та кращої ефективності управління температурою.

Сценарії застосування технології штучного інтелекту, такі як автономне водіння, розумні будинки, аналіз медичних зображень тощо, покладаються на підтримку високопродуктивних пристроїв живлення. Пристрої в цих сценаріях повинні не тільки швидко реагувати, але й стабільно працювати протягом тривалого часу, і все це залежить від продуктивності силових пристроїв у перетворенні та управлінні.

Розробка основних технологій для високопродуктивних пристроїв живлення
Застосування широкозонних напівпровідникових матеріалів
З розвитком технології 5G і штучного інтелекту традиційні пристрої живлення на основі кремнію поступово виявляють свої обмеження щодо щільності потужності, частоти перемикань і стійкості до високих температур. Таким чином, широкозонні напівпровідникові матеріали, такі як нітрид галію (GaN) і карбід кремнію (SiC), стали кращими матеріалами для високопродуктивних силових пристроїв.

У порівнянні з традиційними кремнієвими пристроями пристрої з нітриду галію та карбіду кремнію мають вищу швидкість комутації, менші об’єми та кращу стійкість до високих температур, що робить їх широко використовуваними на базових станціях 5G, серверах штучного інтелекту та центрах обробки даних. Особливо в базових станціях 5G підсилювачі потужності GaN можуть забезпечити більш високу ефективність і менше енергоспоживання, значно підвищуючи ефективність роботи базової станції.

Оптимізація інтегральної схеми керування живленням (PMIC)
Інтегрована схема керування живленням (PMIC) є основним компонентом для керування розподілом живлення в пристроях 5G і AI. З розвитком технологій дизайн PMIC постійно оптимізується, щоб відповідати вимогам пристроїв щодо високої енергоефективності та низького енергоспоживання. Високопродуктивний PMIC може інтелектуально перемикатися між кількома рівнями напруги, гарантуючи, що пристрій підтримує оптимальну енергоефективність за різних робочих навантажень.

Крім того, складність пристроїв штучного інтелекту також дозволяє PMIC мати більший інтелект, який може регулювати розподіл електроенергії відповідно до фактичних потреб пристрою, забезпечуючи безперервне та стабільне живлення ключових компонентів.

Модернізація технології пакування
Удосконалення технологій пакування є не менш важливим у процесі розробки енергетичних пристроїв. Сучасні високопродуктивні пристрої живлення зазвичай використовують більш просунуті технології упаковки для зменшення об’єму пристрою, покращення можливостей розсіювання тепла та підвищення надійності пристрою. Наприклад, технології упаковки Chip Scale Package (CSP) і Ball Grid Array (BGA) широко використовуються в пристроях 5G і AI. Ці технології можуть не тільки підвищити ефективність розсіювання тепла енергетичних пристроїв, але й підвищити їх здатність протистояти електромагнітним перешкодам, забезпечуючи стабільну роботу обладнання в складних середовищах.

Вимоги до пристроїв живлення в сценаріях 5G і AI
Базові станції та обладнання 5G
Розгортання мереж 5G підняло нові вимоги до пристроїв живлення. У порівнянні з мережами 4G, базові станції 5G повинні обробляти більший трафік даних і підтримувати вищу енергоефективність. Тому застосування силових пристроїв у силових модулях базових станцій, підсилювачах сигналу та радіочастотних системах набуло більшого поширення.

Високоефективні пристрої живлення GaN і SiC стали ключовими компонентами обладнання базових станцій 5G завдяки їх вищій енергоефективності та низькому енергоспоживанню. Крім того, з подальшим розширенням мереж 5G мініатюрні та малопотужні пристрої стануть важливими компонентами термінальних пристроїв 5G, таких як смартфони та планшети.

AI Computing and Data Center
Швидкий розвиток штучного інтелекту спонукав до будівництва та розширення глобальних центрів обробки даних. Під час навчання штучного інтелекту та висновків потрібно обробляти величезні обсяги даних, і традиційні обчислювальні пристрої важко задовольняють вимоги щодо енергоспоживання та розсіювання тепла. Тому центри обробки даних і сервери штучного інтелекту все більше покладаються на високопродуктивні пристрої живлення.

Щоб задовольнити попит на пристрої живлення в обчисленнях зі штучним інтелектом, пристрої GaN і SiC поступово стали основними виборами для керування живленням на серверах зі штучним інтелектом завдяки їхнім перевагам високої ефективності та низького енергоспоживання. Крім того, пристрої штучного інтелекту вимагають високих можливостей динамічного регулювання для силових пристроїв, що також спонукало до розробки інтегральних схем інтелектуального керування живленням (PMIC).

Майбутні тенденції та ринкові перспективи
З подальшим просуванням мереж 5G і постійним розвитком технології штучного інтелекту ринок високопродуктивних пристроїв живлення продовжуватиме підтримувати швидке зростання. Згідно з прогнозами дослідницьких установ, глобальний ринок високопродуктивних пристроїв живлення, як очікується, досягне двозначних річних темпів зростання в найближчі роки, особливо в областях обладнання з високим споживанням енергії, такого як базові станції 5G і сервери AI, де попит на енергетичні пристрої різко зросте.

У цьому контексті виробники силових пристроїв збільшують свої інвестиції в дослідження та розробку нових матеріалів і технологій, щоб відповідати вимогам ринку, що постійно змінюються. У майбутньому, із подальшим застосуванням широкозонних матеріалів, таких як GaN і SiC, а також зрілістю інтелектуальних технологій керування живленням, ринок силових пристроїв відкриє ширшу перспективу розвитку.