Este artículo del analista tecnológico Matthew Fall analiza el impacto de estas innovaciones en los centros de datos de IA. Cómo las innovaciones de los vehículos eléctricos de 800 V están redefiniendo los centros de datos de IA Durante la última década, la industria de los vehículos eléctricos se ha convertido en el área de aplicación dominante de la electrónica de potencia. La mayoría de los actores del sector de la electrónica de potencia han disfrutado durante años de la industria automovilística como su principal fuente de ingresos, y las innovaciones en electrónica de potencia se han centrado principalmente en mejorar la eficiencia y el rendimiento de los sistemas de propulsión eléctricos. Sin embargo, a lo largo de los dos últimos años, los principales fabricantes de electrónica de potencia han visto cómo sus ingresos en la industria automovilística se estancaban gradualmente, en un contexto de reducción de los incentivos gubernamentales y de una competencia cada vez más feroz con los fabricantes chinos de vehículos eléctricos, altamente integrados verticalmente.
Aunque IDTechEx sigue pronosticando un crecimiento a largo plazo en el mercado de los vehículos eléctricos, muchos actores buscan áreas de aplicación alternativas y en crecimiento para la electrónica de potencia. Los centros de datos, y especialmente los centros de datos de IA, representan un mercado en crecimiento y en rápida innovación, con una mayor adopción de semiconductores de banda ancha como el SiC y el GaN para dar soporte a modelos de entrenamiento de IA cada vez más potentes y que consumen mucha energía. Según las previsiones de IDTechEx en el informe de mercado «Mercado de la electrónica de potencia 2026-2036: Centros de datos, vehículos eléctricos y energías renovables», se espera que el mercado de la electrónica de potencia para centros de datos se multiplique por 2,5 para 2036.
En los próximos años se producirá un cambio de paradigma en la arquitectura de potencia de los centros de datos en forma de centros de datos HVDC (800 VCC), lo que supondrá un aumento de un orden de magnitud en la potencia de los racks. Esta revisión de la arquitectura de alimentación de los centros de datos está directamente influenciada por la electrónica de potencia de los vehículos eléctricos de 800 V, desde los materiales utilizados hasta los mecanismos de seguridad y protección de alta tensión.
Los centros de datos de IA se encuentran en un cuello de botella y están recurriendo a la electrónica de potencia de los vehículos eléctricos en busca de inspiración En noviembre de 2022, ChatGPT llevó la inteligencia artificial de la ciencia ficción al mundo real. Desde entonces, la IA se ha generalizado cada vez más, y las principales empresas de software de IA, especialmente en EE. UU. y China, han invertido miles de millones de dólares en el desarrollo de modelos de IA más complejos y potentes. La industria de las GPU ha evolucionado rápidamente para dar cabida a modelos de entrenamiento más avanzados.
Cada nueva generación de servidores requiere una mayor potencia, y la arquitectura actual de los racks de los centros de datos simplemente no es capaz de soportar la próxima generación de servidores «Vera Rubin Ultra» de Nvidia. Los niveles de potencia de los racks se han disparado, pasando de unos 20 kW antes de ChatGPT a 100 kW en la actualidad, y se espera que la potencia de los racks supere el 1 MW a finales de la década. Con la electrónica de potencia de silicio actual y la arquitectura de centros de datos de 480/54 V, un rack de 1 MW requeriría dedicar todo el espacio del rack a la conversión de potencia y necesitaría más de 200 kg de cobre.
La eficiencia de los centros de datos era y sigue siendo una consideración clave en su diseño. La densidad de potencia de los centros de datos, es decir, la cantidad de potencia procesada por unidad de volumen, se convertirá en una métrica cada vez más crítica para el diseño de centros de datos de IA. En «Mercado de la electrónica de potencia 2026-2036: centros de datos, vehículos eléctricos y energías renovables», IDTechEx analiza dos avances clave en los centros de datos que facilitarán este cambio: la adopción de semiconductores de banda ancha y la arquitectura de centros de datos de 800 V CC. Ambos han sido posibles directamente gracias a las innovaciones tecnológicas en los vehículos eléctricos.
La arquitectura de 800 V para vehículos eléctricos, facilitada por los semiconductores de banda ancha (WBG), permite un cambio radical en la eficiencia del tren de potencia
La arquitectura de 800 V para vehículos eléctricos comenzó a comercializarse en 2019 con el Porsche Taycan y se ha ido adoptando de forma constante en los modelos de alto rendimiento y, cada vez más, en los modelos económicos. Los dos principales impulsores de la adopción de una plataforma de 800 V están relacionados con el aumento de la velocidad de carga y la reducción del peso del cableado y de las pérdidas I2R, lo que mejora la eficiencia general de los vehículos eléctricos. El paso a los 800 V se ha visto respaldado por las mejoras y la comercialización de semiconductores de banda ancha (WBG), en particular el SiC. A 800 V, las mejoras en la eficiencia del SiC con respecto a la tecnología Si IGBT y Si MOSFET ya existente son significativas y compensan el sobrecoste de los semiconductores de potencia de carburo de silicio.
Dado que los vehículos eléctricos ocupan la mayor parte de la cuota de ingresos del mercado de la electrónica de potencia, la innovación en este campo giró en torno a los vehículos eléctricos y al tren de potencia eléctrico, tanto para la tecnología de SiC como para la de GaN. Esto ha dado lugar a una comercialización considerable y a una reducción de costes para ambos materiales de banda ancha, así como a la demostración de su fiabilidad a largo plazo en entornos hostiles y de su superioridad frente al silicio en aplicaciones de alta tensión. Las innovaciones en GaN han sido significativas debido al gran interés suscitado en torno a su posible adopción futura en los vehículos eléctricos. Sin embargo, la adopción del GaN en los vehículos eléctricos ha sido lenta, ya que el material es más adecuado para aplicaciones de baja tensión y alta frecuencia.
Las innovaciones en semiconductores de banda ancha y HVDC preparan los centros de datos para el futuro, para el entrenamiento y la inferencia de IA de próxima generación
Gracias a las innovaciones tecnológicas y a la comercialización en el mercado de los semiconductores de banda ancha, impulsadas en gran medida por los vehículos eléctricos, se ha acelerado la adopción de la tecnología de banda ancha en la electrónica de potencia de los centros de datos. Los diseños de referencia para unidades de alimentación (PSU) de 8 kW y 12 kW de los principales actores de la electrónica de potencia, como Infineon y Navitas, incorporan SiC para las etapas de conversión de alta tensión y la corrección del factor de potencia (PFC), y GaN para las etapas de conversión de baja tensión.
Con una conversión de menor tensión y la posibilidad de una conmutación mucho más rápida (hasta MHz), las ventajas del GaN en los centros de datos son muy deseables; Es probable que el GaN se imponga más rápidamente en los centros de datos que en los vehículos eléctricos. El cambio a semiconductores WBG en los centros de datos conlleva un aumento de la eficiencia, pero, lo que es más importante, también supone un aumento significativo de la densidad de potencia, con dispositivos de SiC y GaN más pequeños, y una reducción del tamaño de los componentes pasivos, como condensadores e inductores.
Del mismo modo que los semiconductores WBG permitieron el cambio a 800 V en la arquitectura de los vehículos eléctricos, también facilitarán la transición a centros de datos de IA de 800 V CC/HVDC. Con el precedente de la arquitectura de 800 V y el desarrollo de la evaluación de seguridad y los procesos necesarios —que pueden adaptarse de los vehículos eléctricos a los centros de datos—, el desarrollo de la arquitectura de centros de datos HVDC puede acelerarse tomando como referencia las arquitecturas de alimentación de los vehículos eléctricos existentes. Se espera que la transición a 800 VCC simplifique las arquitecturas de los centros de datos y las prepare para el futuro.
Con menos etapas de conversión de potencia y menores pérdidas I2R, aumentará la eficiencia de los centros de datos. Un menor número de puntos de fallo reduce las posibilidades de tiempo de inactividad. Y lo que es más importante, la arquitectura de centros de datos de 800 VCC permite suministrar niveles de potencia mucho más altos a los racks de servidores, lo que da soporte a futuras generaciones de GPU y a modelos de entrenamiento de IA. La interrelación de las aplicaciones de electrónica de potencia complica el mercado. Las innovaciones en una aplicación pueden influir directamente en cambios a gran escala en otra. En «Mercado de la electrónica de potencia 2026-2036: centros de datos, vehículos eléctricos y energías renovables», se analizan las innovaciones intersectoriales en materiales, fabricación y arquitectura de dispositivos, y se ofrece una visión clara del sector de la electrónica de potencia en su conjunto.
Autor: Matthew Fall, Technology Analyst
