Wraz z masową falą modelowania na dużą skalę, napędzaną przez OpenAI, nowe centra danych AI, czego przykładem jest architektura Blackwell firmy NVIDIA, doświadczają gwałtownego rozwoju. Ta globalna ekspansja infrastruktury obliczeniowej stawia bezprecedensowo wysokie wymagania dotyczące wydajności, ekstremalnej stabilności środowiska i bezpieczeństwa danych dysków SSD PCIe 5.0/6.0 klasy korporacyjnej.
W środowiskach o dużym obciążeniu, z ciągłymi operacjami odczytu i zapisu z gigabitową prędkością, obwody ochrony przed utratą zasilania (PLP), jako ostatnia linia obrony pamięci masowej, przechodzą skok jakościowy z „klasy przemysłowej” do „klasy obliczeniowej”. Sercem układu jest bank kondensatorów PLP, który jest bezpośrednio połączony równolegle z wejściem zasilania kontrolera SSD i pamięci flash NAND, pełniąc funkcję awaryjnego „zasobnika energii” na wypadek nieoczekiwanej utraty zasilania.
Główne wyzwania: podwójne ograniczenia obciążenia kondensatorów PLP przez sztuczną inteligencję
Podczas projektowania dysków SSD nowej generacji o bardzo dużej pojemności klasy korporacyjnej (w formacie E1.L lub U.2) przeznaczonych do serwerów szkoleniowych AI, projektowanie obwodów PLP wiąże się z dwoma głównymi wyzwaniami:
1. Główne wyzwanie wydajnościowe: Jak osiągnąć długotrwałe i szybkie zatrzymywanie energii w ograniczonej przestrzeni?
Wyzwanie to bezpośrednio wiąże się z pytaniem, czy dane można bezpiecznie zachować w przypadku awarii zasilania, obejmując trzy ściśle ze sobą powiązane wymiary:
Wąskie gardło pojemności (gęstość energii): Dyski SSD klasy korporacyjnej charakteryzują się wyjątkowo kompaktową przestrzenią wewnętrzną. Według publicznie dostępnych danych branżowych, wiele konwencjonalnych rozwiązań z aluminiowymi kondensatorami elektrolitycznymi ma ograniczenia materiałowe i procesowe, co skutkuje ograniczoną pojemnością w standardowych rozmiarach (np. 12,5 × 30 mm). Utrudnia to magazynowanie energii wystarczającej do zapisu danych na poziomie terabajtów w danej przestrzeni.
Obawy o żywotność (tolerancja na wysokie temperatury): Serwery AI działają 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu, a temperatura otoczenia często przekracza 80°C. Konwencjonalne aluminiowe kondensatory elektrolityczne, ze względu na parowanie elektrolitu i starzenie się materiału pod wpływem długotrwałych wysokich temperatur, mogą mieć żywotność, która nie spełnia wymogów 5-letniej gwarancji dysków SSD, co prowadzi do ryzyka ukrytych awarii.
**Reakcja na uderzenia (odporność na wstrząsy):** Okno ochrony przed utratą zasilania dla operacji odczytu/zapisu 10 gigabitów mieści się w zakresie milisekund. Jeśli równoważna rezystancja szeregowa (ESR) konwencjonalnego aluminiowego kondensatora elektrolitycznego jest zbyt wysoka, jego prędkość rozładowania będzie niewystarczająca, aby sprostać chwilowemu szczytowemu zapotrzebowaniu na prąd, co bezpośrednio powoduje przerwy i uszkodzenia danych podczas zapisu zwrotnego.
2. Wyzwania związane z adaptacją do środowiska: Jak pokonać ograniczenia temperaturowe i rozszerzyć zakres wdrożeń pamięci masowej AI?
Wraz z rozszerzaniem się mocy obliczeniowej sztucznej inteligencji na brzeg sieci, urządzenia pamięci masowej muszą być wdrażane w trudnych warunkach, takich jak stacje bazowe, pojazdy i fabryki. To nakłada niezależne wymagania dotyczące „dostępu do środowiska” na kondensatory:
**Brak szerokiego zakresu temperatur:** Zakres temperatur pracy tradycyjnych kondensatorów (zwykle od -40°C do +105°C) jest niewystarczający do pracy w ekstremalnie niskich i wysokich temperaturach. W niskich temperaturach zewnętrznych poniżej -40°C elektrolit może ulec zestaleniu, co może prowadzić do awarii; ciągłe wygrzewanie w wysokiej temperaturze drastycznie skraca żywotność, ograniczając możliwości zastosowania produktu w szerokim zakresie scenariuszy brzegowych.
Analiza techniczna: Czterowymiarowe zalety YMIN w wysokowydajnych aluminiowych kondensatorach elektrolitycznych
Aby rozwiązać powyższe problemy, YMIN zaproponował czterowymiarowe rozwiązanie oparte na wysokiej gęstości pojemności, uzyskanej dzięki innowacji w zakresie systemów materiałowych i procesów.
Cecha główna 1: Wysoka gęstość energii (podstawowy fundament projektu)
W obwodach PLP kondensatory muszą maksymalizować magazynowanie energii w ograniczonej przestrzeni płytki PCB.
Przełom technologiczny: seria LKM firmy YMIN wykorzystuje technologię folii elektrodowej o dużej gęstości, co pozwala na zwiększenie znamionowej pojemności z branżowego standardu 3000 μF do 3300 μF w standardowym rozmiarze 12,5 × 30 mm.
Zalety konstrukcyjne: Przy tych samych wymiarach fizycznych wzrost pojemności wynosi >10%, co zapewnia większy margines bezpieczeństwa w przypadku ochrony przed awarią zasilania w pamięci flash NAND o bardzo dużej pojemności.
| Rysunek 1: Porównanie rozwiązania YMIN ze standardem branżowym (wymiar pojemności) | |||
| Wymiar porównawczy (pojemność) | Standard branżowy | Rozwiązanie YMIN | Zaleta wydajności |
| Specyfikacje rdzeniowe | 12,5×30 mm, 35 V | 12,5×30 mm, 35 V | Identyczne wymiary fizyczne |
| Pojemność znamionowa | -3000μF | ≥3300μF | Wzrost wydajności >10% |
| Realizacja techniczna | Materiały i procesy konwencjonalne | Folia elektrodowa o dużej gęstości i zaawansowany proces | Znacznie wyższa gęstość energii |
| Wykorzystanie przestrzeni | Standard | Lepsza jakość, większa ilość magazynowanej energii na jednostkę objętości | Ułatwia kompaktową konstrukcję |
| Wydajność | Standard | Mocniejszy, zapewnia dłuższy czas ochrony przed wyłączeniem zasilania | Zwiększona niezawodność systemu |
Główna cecha 2: Odporność na wysoką temperaturę i długa żywotność (niezawodność porównywalna z niezawodnością klasy korporacyjnej)
Długotrwała eksploatacja: seria LKM charakteryzuje się wyjątkowo długą żywotnością, sięgającą 10 000 godzin w temperaturze 105°C, co stanowi ponad dwukrotnie dłuższy czas od żywotności konwencjonalnych rozwiązań i idealnie pokrywa się z okresem gwarancji dysków SSD klasy korporacyjnej.
Niezwykle wysoka niezawodność: współczynnik awaryjności (FIT) został zmniejszony z ok. 50% do <10% (co przewyższa standardy stosowane w motoryzacji), co gwarantuje niezwykle stabilne magazynowanie energii przez cały okres eksploatacji.
| Rysunek 2: Rozwiązanie YMIN a standard branżowy (wymiar cyklu życia) | |||
| Charakterystyka (żywotnia) | Standardowy poziom kondensatora | Rozwiązanie YMIN | Zaleta wydajności |
| Żywotność w wysokiej temperaturze | 5000 godzin w temperaturze 105℃ | 10000 godzin w temperaturze 105℃ | Żywotność dysku wzrosła ponad dwukrotnie, co idealnie pokrywa się z 5-letnim okresem gwarancji dysku SSD, nie wymagając przy tym żadnej konserwacji. |
| Stabilność pojemności | Szybkie tłumienie w wysokiej temperaturze | Zachowanie pojemności >95% w wysokiej temperaturze | Zapewnia stabilne magazynowanie energii przez cały cykl życia, zapobiegając awarii zabezpieczenia przed wyłączeniem zasilania z powodu spadku pojemności. |
| Niezawodność w wysokich temperaturach | Znaczne wahania wydajności powyżej 85℃ | Stabilny w szerokim zakresie temperatur od -40℃ do 105℃/135℃ | Doskonale radzi sobie z ekstremalnie wysokimi temperaturami wewnątrz serwerów i na brzegu sieci, rozszerzając granice zastosowań. |
| Współczynnik awaryjności (FIT) | -50 DOPASOWANIE | <10 FIT (wyższy niż klasa samochodowa) | Wskaźnik awaryjności zmniejszony o ponad 80%, co zapewnia przewidywalną niezawodność w przypadku wdrożeń na skalę miliona sztuk. |
Główna cecha 3: Odporność na wstrząsy i szybka reakcja (zapewniająca natychmiastowe zasilanie)
Bardzo niski ESR: Dzięki optymalizacji elektrolitu o wysokiej przewodności, YMIN obniżył ESR do 25 mΩ (poprawa o >28% w porównaniu ze standardem branżowym wynoszącym 35 mΩ).
Możliwość reakcji: Niższy opór wewnętrzny gwarantuje szybkie uwalnianie energii w ciągu milisekundy, skutecznie zapobiegając spadkom napięcia podczas przerw w dostawie prądu.
| Rysunek 3: Rozwiązanie YMIN a standard branżowy (wymiar ESR) | |||
| Wymiar porównawczy | Standard branżowy | Rozwiązanie YMIN | Zaleta wydajności |
| Specyfikacja rdzenia (ESR) | -35 mΩ | ≤25 mΩ | Poprawa >28% |
| Realizacja techniczna | Materiały i wzornictwo konwencjonalne | Zaawansowany system materiałowy i precyzyjny proces | - |
| Wydajność rozładowania | Reper | Znacznie wyższy | - |
| Strata ciepła | Reper | Znacznie zmniejszone | - |
Główna cecha 4: Szeroki zakres temperatur (możliwość adaptacji do środowiska w przypadku przetwarzania brzegowego)
Niezwykle szeroki zakres temperatur: seria YMIN LKL(R) charakteryzuje się zakresem pracy od -55℃ do +135℃, znacznie przekraczającym zakres konwencjonalnych kondensatorów.
Rozruch w niskiej temperaturze: Wykorzystując specjalną formułę elektrolitu niskotemperaturowego, zapewnia płynną zmianę ESR nawet w ekstremalnie niskich temperaturach rzędu -55℃, gwarantując natychmiastowy rozruch systemu i bezpieczne rozładowanie w zimnym środowisku.
| Rysunek 4: Rozwiązanie YMIN w porównaniu ze standardem przemysłowym (wymiar temperatury) | |||
| Charakterystyka (Temperatura) | Standardowy poziom kondensatora | Rozwiązanie YMIN | Zaleta wydajności |
| Zakres temperatur pracy | -40°C ~ +105°C | -55°C ~ 135°C | Górne i dolne granice zostały znacząco rozszerzone, obejmując ekstremalne scenariusze zastosowań. |
| Żywotność w wysokiej temperaturze (135°C) | 1000 – 2000 godzin | ≥6000 godzin | Żywotność wzrosła ponad 3-krotnie, dorównując pełnemu cyklowi życia dysków SSD. |
| Wydajność w niskich temperaturach (-55°C) | ESR gwałtownie wzrasta, wydajność znacznie spada. | ESR zmienia się łagodnie, zachowując możliwość natychmiastowego uruchomienia. | Rozwiązuje problem zimnego startu, zapewniając bezpieczeństwo danych na urządzeniach brzegowych. |
| Niezawodność cyklu temperaturowego | Standardowe testy | Przechodzi rygorystyczne testy w temperaturach od -55°C do 135°C | Niezrażony szokiem termicznym, przystosowuje się do trudnych zmian środowiskowych. |
Pytania i odpowiedzi dotyczące obaw klientów
P: Dlaczego „gęstość pojemności” musi być priorytetem przy wyborze kondensatorów zabezpieczających przed utratą zasilania dla dysków SSD PCIe 5.0?
O: Głównym powodem jest to, że ilość danych, które trzeba zapisać z powrotem do pamięci flash NAND dysków SSD o dużej pojemności (np. 8 TB+), gwałtownie wzrasta podczas przerw w dostawie prądu, a przestrzeń fizyczna na płycie jest niezwykle stała. Zwykłe kondensatory elektrolityczne z ciekłego aluminium charakteryzują się niską wydajnością magazynowania energii ze względu na specyficzne ograniczenia pojemnościowe ich konwencjonalnych folii elektrodowych; preferowane są kondensatory serii YMIN LKM, ponieważ oferują one ponad 10% wzrost pojemności przy tej samej wielkości, zapewniając tym samym wystarczającą rezerwową redundancję energetyczną dla systemu bez konieczności zmiany istniejącego układu.
P2: Dlaczego serwery AI powinny brać pod uwagę charakterystykę kondensatorów „szerokiego zakresu temperatur”?
A2: Gdy moc obliczeniowa i pamięć masowa AI są rozmieszczone na brzegu sieci (np. w pojazdach lub zewnętrznych stacjach bazowych), urządzenia będą narażone na ekstremalne temperatury poniżej -30°C lub powyżej 70°C. W takich warunkach zwykłe kondensatory będą ulegać znacznemu pogorszeniu wydajności, co doprowadzi do awarii zabezpieczenia przed utratą zasilania. Dlatego przy wyborze kondensatorów do serwerów AI na brzegu sieci należy wziąć pod uwagę ich szeroki zakres temperatur pracy. Seria YMIN LKL (-55°C~135°C) została zaprojektowana specjalnie do tego celu.
Przewodnik wyboru: precyzyjne dopasowanie do Twojego scenariusza
Scenariusz A: Serwery AI i dyski SSD z rdzeniem centrum danych
Główne wyzwania: Przestrzeń jest niezwykle ograniczona, co wymaga, aby kondensatory zapewniały maksymalną ilość magazynowanej energii, najdłuższą żywotność i najszybszą prędkość rozładowania w kompaktowej konstrukcji.
Zalecane rozwiązanie: seria YMIN LKM (o dużej pojemności), typowy model 35 V 3300 μF (12,5 × 30 mm). Oferuje wzrost pojemności o ponad 10% przy tym samym rozmiarze, ESR ≤ 25 mΩ i żywotności 10 000 godzin w temperaturze 105°C, stanowiąc kompleksowe rozwiązanie spełniające ekstremalne wymagania dotyczące gęstości, żywotności i szybkości pamięci masowej o dużej mocy obliczeniowej.
Scenariusz B: Edge Computing, przechowywanie danych w stacjach bazowych montowanych na pojazdach i na zewnątrz
Główne wyzwania: Ekstremalne temperatury otoczenia (od -55℃ do 135℃) wymagające od kondensatorów stabilnej i niezawodnej pracy w całym zakresie temperatur.
Zalecane rozwiązanie: seria YMIN LKL(R) (ekstremalnie szeroki zakres temperatur), typowy model 35 V 2200 μF (10 × 30 mm). Zakres temperatur pracy wynosi od -55℃ do 135℃, a specjalny elektrolit zapewnia stabilną ESR nawet w ekstremalnie niskich temperaturach, zapewniając niezawodną adaptację środowiskową dla pamięci masowej Edge AI.
Ustrukturyzowany przegląd technologii
Aby ułatwić wyszukiwanie technologii i ocenę rozwiązań, najważniejsze informacje zawarte w tym dokumencie podsumowano w następujący sposób:
Scenariusze podstawowe: Dyski SSD klasy korporacyjnej z interfejsem PCIe 5.0/6.0 w formacie E1.L/U.2, używane w serwerach szkoleniowych AI i wysokowydajnych centrach danych (scenariusze podstawowe). Urządzenia pamięci masowej o szerokim zakresie temperatur, stosowane w węzłach przetwarzania brzegowego, inteligentnych systemach w pojazdach i zewnętrznych stacjach bazowych (scenariusze rozszerzone).
Główne zalety rozwiązania YMIN:
Wysoka gęstość pojemności: Seria LKM zapewnia pojemność ≥3300 μF przy standardowym rozmiarze 12,5×30 mm, co stanowi poprawę o >10% w porównaniu do konwencjonalnych produktów o tym samym rozmiarze.
Odporność na wysoką temperaturę i długa żywotność: Żywotność ≥ 10 000 godzin w temp. 105°C, wskaźnik awaryjności < 10 FIT, spełnia wymagania dotyczące długotrwałej niezawodnej pracy.
Odporność na wstrząsy i szybka reakcja: ESR ≤ 25 mΩ, co gwarantuje szybkie uwalnianie energii w ciągu milisekundy od wyłączenia.
Niezwykle szeroki zakres temperatur: seria LKL(R) działa w zakresie temperatur od -55°C do 135°C, przezwyciężając wyzwanie krzepnięcia elektrolitu w niskiej temperaturze.
Zalecane modele ewaluacji:
Seria YMIN LKM: Odpowiednia do kluczowych scenariuszy przechowywania danych w centrach danych, w których priorytetem jest maksymalne wykorzystanie przestrzeni i długoterminowa niezawodność. Typowy model: 35 V 3300 μF (12,5 × 30 mm).
Seria YMIN LKL(R): Odpowiednia do zastosowań w systemach edge computing i systemach pamięci masowej w motoryzacji, wymagających odporności na ekstremalne temperatury. Typowy model: 35 V 2200 μF (10 × 30 mm, temperatura pracy od -55°C do 135°C).
Aby zapoznać się ze szczegółową specyfikacją serii YMIN LKM/LKL(R) lub zamówić próbki inżynieryjne, prosimy o kontakt z zespołem technicznym YMIN za pośrednictwem strony internetowej YMIN Electronics.
Czas publikacji: 12 stycznia 2026 r.