ケース・スタディの概要
Delta Electronics は、世界各地のデータ センターへの電力供給で効率と持続性をいっそう高めるために、エンタープライズ サーバー電源を刷新しました。同社はその際に TI の GaN (窒化ガリウム) 技術を活用し、TIの電源エキスパートが支援しました。TI の GaN と、電源設計に関する Delta の専門知識を組み合わせた結果、従来のアーキテクチャを使用する電源に比べて、データ センターの電力密度が80％向上しました。
「GaN は、電源システムの新しい設計にすぐに利用できる実用的なオプションになりました」と、Delta社の電源とシステム事業部のゼネラルマネージャである Ares Chen 氏は語ります。「98 %を上回る効率と電力密度の向上を重視しているサーバー電源ユニットには、特にこのことが当てはまります。TI のような業界をリードする企業と協力することで、自社製品のエネルギー効率を継続的に向上させ、ご覧のように電源設計とアーキテクチャを進化させることができます」。
開発の課題
データ センターの需要が高まるにつれて電力のニーズも高くなります。Delta は、サイズの増加やシステム効率の低下を招かずに、より多くの電力をサーバーに供給する方針を求めていました。
ソリューション
TIのGaN 技術と Delta社の専門知識を組み合わせることで、電力密度と効率を最大化し、限られたスペースでシステム性能を向上させる革新的な電源設計を実現することができます。
結果
新しい電源設計では、シングル ステージで最大 99.2% の効率を達成し、データ センター全体の電力コスト削減、タイムクリティカル (時間重視型) 処理と高精度制御の強化、ソフトウェアとペリフェラルのスケーラビリティ向上に貢献します。
Delta 社はTIのGaNを活用し、高いエネルギー効率でデータ センターに電力を供給
インターネット検索、ビデオ通話のサポート、世界各地の情報の格納を継続して実行しているため、データ センターは、より高速化で強力な処理の需要が高まっています。拡張可能なスペースには制約があるので、エンジニアは既存サーバーのより効率的な活用という課題に直面しています。
「データ センターの性能向上を求める必要性はこれまで以上に高まっており、その結果、従来と同じ、またはいっそう小規模なスペースで、より多くの電力を供給するという課題が継続的に発生しています」と、 Delta のカスタム設計事業部の R&D (研究開発) マネージャである Kai Dong 氏は語ります。「サイズが制限になっており、当社は電力密度の問題を解決するための答えを探していました」。
Delta社は、よりエネルギー効率の高いエンタープライズ サーバー電源設計を開発するために、パワー エレクトロニクスに関する自社の専門知識と、業界のリーダーを組み合わせる方法を検討していました。同社は、TIが10年にわたって高集積のGaN技術に投資を続け、GaN-on-Silicon (高価なサファイア ウェハーではなくシリコン ウェハー上にGaN を形成し、低コスト化に寄与) 技術 やICに関する革新的な半導体製造プロセスを確立しているという事に着目し、TIを選びました。TIの長期的な投資と、フレキシブルな製造戦略により、GaNの需要が増加し、より多くのデータをより小規模なシステムでサポートする傾向が続く状況でも、業界をリードするGaNサプライヤとして成長を遂げることができます。
電源システムの開発で、小型化、効率向上、信頼性向上を実現するには、限られた基板面積でより高い性能を実現する統合型ソリューションが必要です。TIの電界効果トランジスタ（GaN FET）は、高速スイッチング ドライバや、内部保護機能と温度センシング機能を統合しています。
このICの裏付けとなっているのは、4,000万時間を上回るデバイス信頼性テストと累計 5GWhを上回る電力変換テストです。小型、軽量、高効率の電源システムを製作するために GaNを検討しているエンジニアをサポートするために、TIは厳格な信頼性データを提供しています。
GaNの能力を活用することで、Delta社のソリューションは、従来のアーキテクチャを使用するソリューションに比べて、全体的な電力コストの削減、電力密度を 80% 向上し、データ センターの効率を1％から最大 98% に向上させます。エネルギーと気候に関する無党派の政策団体である Energy Innovationによると、1拠点のデータ センターでの1%改善は、1MW時 (800世帯の年間エネルギー使用量に相当) の総所有コスト節減に相当します。1
「高効率のパワー・エレクトロニクスに関するDeltaの主要な専門知識を活用した GaNアプリケーションは、効率特性を犠牲にせずに電力密度を最大化することを重視しています」と、Kai 氏は語ります。「結論として、従来は実現できなかった製品も、GaN技術を使用すると開発可能になり、製品の新しい世界の扉が開きます」。
Delta 社について
1971 年創設の Delta社は、スイッチング電源と熱管理製品の分野で世界をリードしており、産業用オートメーション、ビル オートメーション、テレコム電源、データ センター インフラ、EV (電気自動車) 充電、 再生可能エネルギー、エネルギー ストレージ、ディスプレイの各分野で、エネルギー節減型のスマート システムとソリューションの製品ラインアップの拡充を続け、スマート製造と持続可能な都市の開発を促進します。Delta社 は、『より良い明日に向かって、革新的、少ない排出物、高いエネルギー効率のソリューションを提供するために』という企業運営方針 (ミッション ステートメント) を土台とする世界トップ クラスの企業市民であり、高効率パワー エレクトロニクス分野の優れた能力や ESG に対応したビジネス モデルを活用し、気候変動のような重要な環境問題に対処しています。Delta社は、販売拠点、R&D (研究開発) センター、製造施設などを通じ、世界中にある200 以上の拠点を通じてお客様を支援しています。
Delta Electronics の詳細 (英語) をご覧ください
1 Energy Innovation, "How Much Energy Do Data Centers Really Use?" (英語), March 17, 2020
TIの高電圧技術の詳細はこちらをご覧ください。
TI の高電圧技術を採用すると、電圧が 100V を上回る状況で、優れた信頼性を実現できます。高電圧システムのニーズへの対応を意識して製作した、電力変換、電流と電圧のセンシング、絶縁、リアルタイム制御の各デバイスで構成された TI の製品ラインアップを活用すると、自信を持って設計を進めることができます。
TI の GaN (窒化ガリウム) 技術を採用すると、電力密度と効率を最大限に高めることができます。GaN は、シリコン単独のソリューションより効率的に電力を処理する方法で、パワー・コンバータの電力損失を 80% 低減し、追加の冷却部品のニーズを最小化することができます。