Überblick

Infineon Technologies hat ein Referenzdesign für ein Hochspannungs-Stromverteilungsboard für KI-Rechenzentrums-Stromarchitekturen mit ±400 V und 800 VDC vorgestellt. Die Plattform, von Infineon als HV PDB bezeichnet, integriert Hochspannungsschutz, Zwischenbuswandlung, Leistungsregelung und Telemetriemanagement auf einer einzigen Platine. Ihr Zweck besteht darin, Entwicklern die Bewertung vollständiger Stromversorgungssysteme für KI-Serverracks der nächsten Generation zu ermöglichen – zu einem Zeitpunkt, an dem KI-Workloads konventionelle AC-Stromversorgungsdesigns an ihre Grenzen treiben und die Branche die 800-V-DC-Verteilung untersucht.

Board-Architektur und Leistungskapazität

Das HV PDB misst 480 × 125 mm und unterstützt eine Ausgangsleistung von bis zu 12 kW. Statt eines einzelnen Wandlerblocks kombiniert die Platine mehrere Funktionsstufen: Eingangssicherungen, ein duales Hot-Swap-Modul, elektromagnetische Störfilterung, zwei 6-kW-Hochspannungs-Zwischenbuswandlermodule und zwei geregelte 2,5-kW-IBC-Module. Diese Anordnung vereint Schutz, Wandlung und Regelung auf einer Evaluierungsplattform und gibt Entwicklern die Möglichkeit, eine vollständige Stromkette statt isolierter Komponenten zu untersuchen.

Die Platine ist auf eine Hochspannungsverteilungsrolle ausgelegt. Sie nimmt Hochspannungseingang auf, verwaltet Start- und Fehlerbedingungen, wandelt auf einen Zwischenbus und stellt anschließend geregelte nachgelagerte Schienen bereit. Das Referenzdesign kann als vollständiges Stromwandlungssystem betrieben werden oder die Prüfung einzelner Stufen unabhängig erlauben.

GaN-Wandlung und gemischte Halbleitertechnologien

Die Hochspannungswandlungsstufe nutzt auf Galliumnitrid basierende IBC-Module, um ±400 V auf 50 V zu wandeln, mit einer Spitzeneffizienz von bis zu 98,5 %. Nachgelagerte geregelte Wandler übernehmen die 48-V-auf-12-V-Wandlung. Über die Plattform hinweg kombiniert Infineon Silizium-, Siliziumkarbid- und GaN-Halbleitertechnologien und ordnet jede Stufe den Schalt-, Isolations- und Regelungsanforderungen einer auf 800 VDC ausgerichteten Architektur zu.

Der Einsatz von GaN in der Hochspannungs-IBC-Stufe ist zentral für das Effizienzversprechen der Platine. Durch die hocheffiziente Wandlung von ±400 V auf 50 V zielt das Design darauf ab, Verluste im ersten Wandlungsschritt vor der nachgelagerten Regelung zu reduzieren. Die geregelte 48-V-auf-12-V-Stufe bedient anschließend die Niederspannungsschienen, die Server-Elektronik benötigt, während die Zwischenbusarchitektur die Hochspannungsverteilung von der Point-of-Load-Regelung trennt.

Hot-Swap, Schutz und Fehlerbewertung

Das integrierte duale Hot-Swap-Modul unterstützt Leistungspegel von bis zu 32 kW und bietet kontrolliertes Anlaufen, Fehlerisolierung, Telemetrieüberwachung und Systemschutz. Diese Funktionen sollen Entwicklern die Bewertung des Stromverteilungsverhaltens unter verschiedenen Betriebs- und Fehlerbedingungen ermöglichen. In einem dichten KI-Rack sind kontrolliertes Anlaufen und Fehlerisolierung wichtig, weil ein Fehler in einem Zweig nicht unkontrolliert über den Verteilungspfad propagieren sollte.

Die Platine enthält außerdem Eingangssicherungen und EMI-Filterung. Zusammen mit der Hot-Swap-Stufe schaffen diese Elemente eine Plattform zur Untersuchung von Anlaufsequenzen, Fehlerverhalten und Gesamtsystemleistung. Entwickler können beobachten, wie der Schutz reagiert, wenn ein Modul eingesetzt, ein Fehler angelegt oder das System zwischen Betriebszuständen umgeschaltet wird.

Telemetrie und Board-Management

Systemüberwachung und Energiemanagement werden von einem dedizierten Board-Manager auf Basis von Infineons PSOC-3-Mikrocontroller übernommen. Die Plattform unterstützt Telemetrie- und PMBus-Konnektivität zur Überwachung elektrischer Parameter und zur Koordination von Strommanagementfunktionen. Diese Managementebene macht das HV PDB von einer passiven Wandlungsplatine zu einem instrumentierten Evaluierungssystem, das elektrische Parameter beobachtbar macht und die Koordination von Strommanagementfunktionen erlaubt.

Eine PSOC-Evaluierungsboard-Schnittstelle unterstützt außerdem die Entwicklung kundenspezifischer Firmware. Diese Schnittstelle gibt Entwicklern Spielraum, Überwachungs-, Steuerungs- und Telemetrieverhalten anzupassen, ohne die zugrunde liegende Leistungsstufe zu ersetzen.

Modulare Evaluierung und Designflexibilität

Das HV PDB nimmt industriestandardkonforme Hochspannungs-IBC-Module im Half-Brick-Format und Mittelspannungs-IBC-Module im Quarter-Brick-Format mit standardisierten Pinbelegungen auf. Diese modulare Architektur ermöglicht die Bewertung alternativer, pin-kompatibler Wandlerlösungen innerhalb desselben Systems. Entwickler können außerdem alternative IBC-Module, EMI-Filterkonfigurationen und Strommanagementansätze bewerten, während sie Anlaufsequenzen, Fehlerverhalten und Gesamtsystemleistung analysieren.

Diese Flexibilität ist für Architekturarbeiten in frühen Phasen wichtig. Eine Referenzplatine mit standardisierten Footprints ermöglicht Stromversorgungsdesignern den Vergleich von Wandleroptionen und Filteranordnungen auf einer gemeinsamen Plattform und reduziert die Notwendigkeit, für jede Konfiguration einen separaten Testträger aufzubauen.

Marktkontext und Branchenwirkung

Die Vorstellung erfolgt zu einem Zeitpunkt, an dem KI-Workloads konventionelle AC-Stromversorgungsdesigns an ihre Grenzen treiben. Dichtere KI-Racks erhöhen den Druck auf Stromverteilung, Wandlungseffizienz und Wärmemanagement. Infineons HV PDB zielt auf den Wandel zur 800-V-DC-Verteilung, indem es eine Referenz auf Board-Ebene für Hochspannungsschutz, Zwischenbuswandlung, Regelung und Telemetrie bereitstellt.

Für die Halbleiterindustrie ist das Design zugleich eine Demonstration gemischter Technologieintegration. Silizium, SiC und GaN werden auf einer Plattform kombiniert, während GaN-basierte IBC-Module den Hochspannungswandlungsschritt adressieren. Die Platine dient daher sowohl als Evaluierungswerkzeug als auch als Signal dafür, wie Stromarchitekturen für KI-Rechenzentren aus spezialisierten Halbleitertechnologien zusammengesetzt werden könnten.

Auswirkungen auf KI-Rechenzentren

Für Stromarchitekten von KI-Rechenzentren bietet das HV PDB eine Möglichkeit, eine vollständige Hochspannungsverteilungskette zu untersuchen, bevor sie sich auf eine Produktionstopologie festlegen. Die Fähigkeit, einzelne Stufen unabhängig zu testen, pin-kompatible IBC-Module zu tauschen und Fehlerverhalten zu prüfen, kann die frühe Evaluierung verkürzen. Telemetrie- und PMBus-Konnektivität unterstützen zudem die Überwachungs- und Koordinationsfunktionen, die dichte Racks erfordern.

Die Ausgangsleistung von 12 kW und die Hot-Swap-Fähigkeit von 32 kW definieren den Evaluierungsspielraum der Platine, während die Wandlungsstufen von ±400 V auf 50 V und von 48 V auf 12 V zeigen, wie ein Hochspannungseingang in geregelte Niederspannungsschienen übersetzt werden kann. Das Design definiert für sich genommen keinen Rechenzentrumsstandard, bietet Entwicklern jedoch eine konkrete Referenz für auf 800 VDC ausgerichtete KI-Rack-Architekturen.

Verfügbarkeit und Ausblick

Infineon plant, das HV PDB im November 2026 verfügbar zu machen. Das Unternehmen wird das Referenzdesign auf der electronica 2026 in München, Deutschland, vom 10. bis 13. November in Halle C3, Stand 502, präsentieren. Die Kombination aus Hochspannungsschutz, GaN-basierter Zwischenbuswandlung, geregelten Ausgangsstufen, Hot-Swap-Steuerung und PSOC-basierter Telemetrie im Referenzdesign deutet auf einen anhaltenden Fokus auf Board-Level-Integration hin, während die Stromanforderungen von KI-Rechenzentren steigen.