В связи с масштабным развитием крупномасштабного моделирования, движимого OpenAI, наблюдается взрывной рост развертывания новых центров обработки данных для ИИ, примером которых является архитектура Blackwell от NVIDIA. Это глобальное расширение вычислительной инфраструктуры предъявляет беспрецедентно жесткие требования к производительности, исключительной стабильности среды и безопасности данных корпоративных твердотельных накопителей PCIe 5.0/6.0.
В условиях высокой нагрузки с непрерывными операциями чтения/записи на гигабитных скоростях схемы защиты от потери питания (PLP), являющиеся последней линией защиты для хранения данных, претерпевают качественный скачок от «промышленного» уровня к «вычислительному». В основе этого лежит конденсаторный блок PLP, который напрямую подключен параллельно к входу питания контроллера SSD и флэш-памяти NAND, выступая в качестве аварийного «резервуара энергии» в случае аномального отключения питания.
Основные проблемы: Двойные ограничения нагрузки ИИ на конденсаторы PLP
При проектировании сверхемких корпоративных твердотельных накопителей следующего поколения (с использованием форм-факторов E1.L или U.2) для серверов обучения ИИ, проектирование схем PLP сталкивается с двумя основными проблемами:
1. Основная задача повышения производительности: как добиться долговременного и быстрого сохранения энергии в ограниченном пространстве?
Эта проблема напрямую связана с тем, можно ли безопасно сохранить данные в случае отключения электроэнергии, и охватывает три тесно связанных аспекта:
Ограничение по емкости (плотность энергии): SSD-накопители корпоративного класса имеют чрезвычайно компактное внутреннее пространство. Согласно общедоступным отраслевым данным, многие традиционные решения на основе алюминиевых электролитических конденсаторов ограничены используемыми материалами и технологическими процессами, что приводит к ограниченной емкости в стандартных размерах (например, 12,5 × 30 мм), затрудняя хранение достаточного количества энергии для записи данных терабайтного уровня в заданном объеме.
Страх перед длительным сроком службы (устойчивость к высоким температурам): серверы ИИ работают круглосуточно, при этом температура окружающей среды часто превышает 80°C. Срок службы обычных алюминиевых электролитических конденсаторов из-за испарения электролита и старения материала при длительном воздействии высоких температур может не соответствовать гарантийным требованиям SSD-накопителей, предусматривающим гарантию более 5 лет, что приводит к скрытым рискам поломок.
**Ударопрочность (устойчивость к ударам):** Диапазон защиты от потери питания для операций чтения/записи со скоростью 10 Гбит/с составляет всего несколько миллисекунд. Если эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) обычного алюминиевого электролитического конденсатора слишком велико, скорость его разряда будет недостаточной для удовлетворения мгновенной пиковой потребности в токе, что напрямую приведет к прерываниям и повреждению данных во время обратной записи.
2. Проблемы адаптации к окружающей среде: как преодолеть температурные ограничения и расширить область применения хранилищ на основе ИИ?
По мере того, как вычислительные мощности ИИ распространяются на периферию сети, устройства хранения данных необходимо развертывать в суровых условиях, таких как базовые станции, транспортные средства и заводы. Это накладывает на конденсаторы независимые требования к «доступу к окружающей среде»:
**Недостаток широкого температурного диапазона:** Диапазон рабочих температур традиционных конденсаторов (обычно от -40℃ до +105℃) недостаточен для работы в экстремально холодных и жарких условиях. При низких температурах на улице ниже -40°C электролит может затвердеть, что приведет к функциональному отказу; при длительном воздействии высоких температур срок службы резко сократится, что ограничит применение изделия в широком диапазоне экстремальных условий.
Технический анализ: Четырехмерные преимущества высокоэффективных алюминиевых электролитических конденсаторов от компании YMIN
Для решения вышеуказанных проблем компания YMIN предложила четырехмерное решение, основанное на высокой плотности емкости за счет инноваций в материальных системах и технологических процессах.
Основная характеристика 1: Высокая плотность энергии (основа проектирования)
В схемах PLP конденсаторы должны обеспечивать максимальное накопление энергии в ограниченном пространстве печатной платы.
Технологический прорыв: в серии LKM от YMIN используется технология высокоплотной электродной фольги, позволяющая увеличить номинальную емкость со стандартных для отрасли 3000 мкФ до 3300 мкФ в стандартном размере 12,5 × 30 мм.
Преимущества конструкции: При тех же физических размерах увеличение емкости составляет более 10%, что обеспечивает более значительный запас прочности для защиты от сбоев питания в сверхемкой флэш-памяти NAND.
| Рисунок 1: Сравнение решения YMIN со стандартным отраслевым решением (по показателю мощности). | |||
| Сравнительные габариты (вместимость) | Отраслевой стандарт | Решение YMIN | Преимущество в производительности |
| Основные характеристики | 12,5×30 мм, 35 В | 12,5×30 мм, 35 В | Идентичные физические размеры |
| Номинальная грузоподъемность | -3000 мкФ | ≥3300 мкФ | Увеличение мощности >10% |
| Техническая реализация | Традиционные материалы и процессы | Высокоплотная электродная фольга и передовые технологические процессы | Значительно более высокая плотность энергии |
| Использование пространства | Стандарт | Превосходное, большее накопление энергии на единицу объема. | Способствует компактной конструкции |
| Производительность | Стандарт | Более высокая прочность, обеспечивает более длительное время защиты от отключения питания. | Повышена надежность системы. |
Основная характеристика 2: Высокая термостойкость и длительный срок службы (надежность корпоративного уровня)
Длительный срок службы: серия LKM обеспечивает сверхдлительный срок службы в 10 000 часов при температуре 105°C, что более чем вдвое превышает срок службы традиционных решений и идеально соответствует гарантийному сроку твердотельных накопителей корпоративного класса.
Исключительно высокая надежность: частота отказов (FIT) снижена примерно с 50% до <10% (превосходит стандарты автомобильной промышленности), что обеспечивает чрезвычайно стабильное хранение энергии на протяжении всего срока службы.
| Рисунок 2: Решение YMIN по сравнению со стандартным отраслевым показателем (пожизненный цикл). | |||
| Характеристика (продолжительность жизни) | Стандартный уровень конденсатора | Решение YMIN | Преимущество в производительности |
| Срок службы при высоких температурах | 5000 часов при 105℃ | 10000 часов при 105℃ | Срок службы увеличился более чем в 2 раза, что идеально соответствует 5-летнему гарантийному сроку SSD-накопителя, исключающему необходимость в обслуживании. |
| Стабильность мощности | Быстрое затухание при высокой температуре | Сохранение емкости >95% при высокой температуре | Обеспечивает стабильное хранение энергии на протяжении всего срока службы, предотвращая сбой в работе защиты от отключения питания из-за снижения емкости. |
| Надежность при высоких температурах | Значительные колебания рабочих характеристик при температуре выше 85℃. | Стабильна в широком диапазоне температур от -40℃ до 105℃/135℃. | Способно выдерживать экстремально высокие температуры внутри серверов и на периферии сети, расширяя возможности применения. |
| Показатель отказов (FIT) | -50 ФИТ | <10 FIT (выше автомобильного класса) | Уровень отказов снижен более чем на 80%, что обеспечивает предсказуемую надежность при развертывании в масштабах миллионов единиц. |
Ключевая особенность 3: Ударопрочность и быстрая реакция (обеспечение мгновенной подачи питания)
Сверхнизкое эквивалентное последовательное сопротивление (ESR): Благодаря оптимизации высокопроводящего электролита компания YMIN снизила ESR до 25 мОм (улучшение более чем на 28% по сравнению со стандартным показателем в отрасли в 35 мОм).
Быстродействие: Низкое внутреннее сопротивление обеспечивает быстрое высвобождение энергии в течение миллисекунды, эффективно предотвращая падение напряжения во время отключения электроэнергии.
| Рисунок 3: Решение YMIN по сравнению со стандартом отрасли (измерение ESR) | |||
| Размер сравнения | Отраслевой стандарт | Решение YMIN | Преимущество в производительности |
| Основная спецификация (ESR) | -35 мОм | ≤25 мОм | Улучшение >28% |
| Техническая реализация | Традиционные материалы и дизайн | Передовая система материалов и высокоточные процессы | - |
| Эффективность сброса | Бенчмарк | Значительно выше | - |
| Тепловые потери | Бенчмарк | Значительно сокращено | - |
Ключевая особенность 4: Широкий температурный диапазон (адаптируемость к условиям окружающей среды для граничных вычислений)
Чрезвычайно широкий диапазон рабочих температур: Серия YMIN LKL(R) имеет диапазон рабочих температур от -55℃ до +135℃, что значительно превосходит показатели обычных конденсаторов.
Низкотемпературный запуск: благодаря использованию специальной низкотемпературной формулы электролита обеспечивается плавное изменение ESR даже при экстремально низких температурах -55℃, что гарантирует мгновенный запуск и безопасность разряда системы в условиях низких температур.
| Рисунок 4: Решение YMIN по сравнению со стандартным отраслевым показателем (температурный параметр) | |||
| Характеристика (температура) | Стандартный уровень конденсатора | Решение YMIN | Преимущество в производительности |
| Диапазон рабочих температур | -40°C ~ +105°C | -55°C ~ 135°C | Верхний и нижний пределы значительно расширены, охватывая экстремальные сценарии применения. |
| Срок службы при высоких температурах (135°C) | 1000–2000 часов | ≥6000 часов | Срок службы увеличился более чем в 3 раза, сравнявшись с полным жизненным циклом твердотельных накопителей. |
| Работа при низких температурах (-55°C) | Сопротивление постоянному току резко возрастает, а производительность значительно снижается. | Значение ESR изменяется плавно, обеспечивая мгновенный запуск. | Решает проблему холодного запуска, обеспечивая безопасность данных для периферийных устройств. |
| Надежность температурного цикла | Стандартное тестирование | Проходит строгие испытания при температурах от -55°C до 135°C. | Невосприимчив к термическим шокам, адаптируется к резким колебаниям окружающей среды. |
Вопросы и ответы клиентов
В: Почему при выборе конденсаторов для защиты от потери питания в твердотельных накопителях PCIe 5.0 приоритет должен отдаваться «плотности емкости»?
А: Основная причина заключается в том, что объем данных, которые необходимо записать обратно в NAND-флэш-память SSD-накопителей большой емкости (например, 8 ТБ и более), резко возрастает во время отключения электроэнергии, в то время как физическое пространство на плате остается практически неизменным. Обычные жидкометаллические электролитические конденсаторы имеют низкую эффективность хранения энергии из-за специфических ограничений емкости их традиционных электродных пленок; конденсаторы серии YMIN LKM предпочтительнее, поскольку они обеспечивают увеличение емкости более чем на 10% при том же размере, обеспечивая более достаточную резервную мощность системы без изменения существующей компоновки.
В2: Почему серверам искусственного интеллекта следует учитывать «широкий температурный диапазон», характерный для конденсаторов?
A2: Когда вычислительные мощности и хранилища ИИ размещаются на периферии сети (например, в транспортных средствах или наружных базовых станциях), оборудование подвергается воздействию экстремальных температур ниже -30°C или выше 70°C. Обычные конденсаторы в таких условиях испытывают серьезное снижение производительности, что приводит к отказу защиты от потери питания. Поэтому при выборе конденсаторов для таких периферийных серверов ИИ необходимо оценивать их способность работать в широком диапазоне температур. Серия YMIN LKL (-55℃~135℃) специально разработана для этой цели.
Руководство по выбору: точное соответствие вашему сценарию
Сценарий А: Серверы для ИИ и SSD-накопители для ядра центров обработки данных
Основные проблемы: Крайне ограниченное пространство требует, чтобы конденсаторы обеспечивали максимальное накопление энергии, максимально длительный срок службы и максимально быструю скорость разряда в компактном корпусе.
Рекомендуемое решение: серия YMIN LKM (высокоемкостные), типичная модель 35 В 3300 мкФ (12,5 × 30 мм). Обеспечивает увеличение емкости более чем на 10% при том же размере, ESR ≤ 25 мОм и срок службы 10 000 часов при 105 °C, предоставляя комплексное решение для удовлетворения экстремальных требований к хранению энергии в основных вычислительных системах по плотности, сроку службы и скорости.
Сценарий B: периферийные вычисления, хранение данных на базовых станциях, установленных на транспортных средствах и на открытом воздухе.
Основные проблемы: Экстремальные температуры окружающей среды (от -55℃ до 135℃), требующие от конденсаторов стабильной и надежной работы во всем диапазоне температур.
Рекомендуемое решение: серия YMIN LKL(R) (чрезвычайно широкий диапазон рабочих температур), типичная модель 35 В 2200 мкФ (10 × 30 мм). Диапазон рабочих температур составляет от -55℃ до 135℃, а специальный электролит обеспечивает стабильное эквивалентное последовательное сопротивление даже в экстремально холодных условиях, гарантируя надежную адаптацию к окружающей среде для хранения данных на периферии сети.
Обзор структурированных технологий
Для удобства поиска технологий и оценки решений основная информация данного документа изложена следующим образом:
Основные сценарии: Твердотельные накопители корпоративного класса с форм-фактором E1.L/U.2 PCIe 5.0/6.0, используемые в серверах для обучения ИИ и высокопроизводительных центрах обработки данных (основные сценарии). Устройства хранения данных с широким диапазоном рабочих температур, используемые в узлах периферийных вычислений, автомобильных интеллектуальных системах и наружных базовых станциях связи (расширенные сценарии).
Основные преимущества решения YMIN:
Высокая плотность емкости: серия LKM обеспечивает емкость ≥3300 мкФ в стандартном размере 12,5 × 30 мм, что более чем на 10% выше по сравнению с обычными изделиями того же размера.
Высокая термостойкость и длительный срок службы: срок службы ≥ 10 000 часов при 105°C, частота отказов < 10 FIT, соответствие требованиям к надежной работе в течение длительного времени.
Ударопрочность и быстрая реакция: эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) ≤ 25 мОм, обеспечивающее быстрое высвобождение энергии в течение миллисекундного периода отключения питания.
Чрезвычайно широкий температурный диапазон: серия LKL(R) работает в диапазоне температур от -55°C до 135°C, преодолевая проблему затвердевания электролита при низких температурах.
Рекомендуемые модели оценки:
Серия YMIN LKM: подходит для основных сценариев хранения данных в центрах обработки данных, где приоритет отдается максимальному использованию пространства и долгосрочной надежности. Типичная модель: 35 В 3300 мкФ (12,5 × 30 мм).
Серия YMIN LKL(R): подходит для периферийных вычислений и автомобильных систем хранения данных, требующих работы в условиях экстремальных температур. Типичная модель: 35 В 2200 мкФ (10×30 мм, рабочая температура от -55°C до 135°C).
Для получения подробных технических характеристик серии YMIN LKM/LKL(R) или для запроса инженерных образцов, пожалуйста, свяжитесь с технической командой YMIN через веб-сайт YMIN Electronics.
Дата публикации: 12 января 2026 г.