logotypen
 
 

IN FOCUS

Suojaa datasi kunnolla

SSD-levyt tarjoavat luontaisesti korkean luotettavuuden kaikentyyppisiin sovelluksiin, aina aloitustason kuluttajalaitteista kriittisiin järjestelmiin. Asianmukaiset tietosuojamekanismit voivat maksimoida levyn käyttöiän toteuttamalla ennaltaehkäiseviä toimenpiteitä tarpeen mukaan, kertoo Silicon Motion artikkelissaan.

Lue lisää...

Kuluttajien datantarve on loputon ja sitä ruokitaan pilvipalveluilla datakeskuksissa. Pilvipalvelimien tehokas käyttö edellyttää erittäin huolellista tehonsyöttöä.

Pilvipalvelujen merkitys ja vetovoima lisääntyvät kaiken aikaa teknologiamarkkinoilla. Yksinkertaistettuna pilvipalvelulla viitataan mihin tahansa internetissä tarjottavaan palveluun. Pilvipalvelun takana on konsepti, jonka tarkoituksena on luoda yleiskäyttöinen infrastruktuuri nopeaan ja skaalattavaan datan ja tiedon hakuun. Vaikka monet määrittelevät ja tulkitsevat pilvipalvelut suurten julkisten verkkojen palveluiksi, on myös olemassa tarjolla yksityisiä pilvipalveluja turvallisissa yksityisverkoissa rajoitetuin pääsy- ja lupakäytännöin.

Yleisimmin kuluttajat ovat yhteydessä pilvipalveluihin jonkun käyttäjälaitteen välityksellä. Pilvipalveluiden käyttäjärajapinnassa – tai front endissä - käytetään ohjelmistoja, sovelluksia, graafisia käyttöliittymiä ja muisteja. Jotta tuettaisiin mahdollisimman suurta määrää käyttäjien käyttöliittymiä, pilvipalveluissa pitää panostaa valtavasti taustajärjestelmiin kuten teholähteisiin, palvelimiin, datatallentimiin ja tietokoneisiin. Sitä mukaa kun pilvipalveluiden vaatimukset kasvavat, lisääntyy tarve kasvattaa taustajärjestelmien skaalattavuutta ja suoritustehoa.

Research and Marketsin [1] mukaan maailman datakeskusmarkkinoiden odotetaan kasvavan vuosittain 6,4 prosenttia toissavuoden 26,1 miljardista dollarista 26,1 miljardiin dollariin vuoteen 2025 mennessä. Pilvipalveluiden kysynnän kasvu lisää tarvetta parantaa suoritustehoa. Data Center Knowledgen [2] mukaan on arvioitu, että maailmanlaajuisesti datakeskukset kuluttivat vuonna 2018 tehoa 205 terawattituntia (205,000,000,000,000 W/h) vuonna 2018. Noin merkittävä tehonkulutuksen lisääntyminen antaa aihetta miettiä priorisointia suorituskyvyn ja luotettavuuden osalta.

Pilvipalvelujen tehon muuttaminen

Useimpia datakeskusten laitekehikkoja syötetään 220 V:n UPS-virralla, jolloin teholukemat kehikkoa kohden nousevat lähelle 100 kilowattia. Kun pidetään mielessä, että useimpien ydinprosessorien jännitearvot ovat alle 2 V, joudutaan suuria jännitetasoja muuntamaan ja jakamaan. Sen lisäksi suuret tehot tarkoittavat suuria virtamääriä, jotka pitää uudelleen reitittää mahdollisimman tehokkaasti teho- ja lämpöhäviöiden minimoimiseksi. Monilla palvelinkehikoilla on 48 V:n teholähde taustakortilla. Se toimii pääasiallisena eli primäärisyöttönä jokaiselle kehikolla olevalle palvelimelle, joihin myös viitataan palvelinlevyinä.

Perinteisesti 48 V on ollut standardi tehonsyöttö tietoliikenteen ja verkkotekniikan infrastruktuureissa. Syynä 48 V:n valintaan on se, että yleisesti sen on ajateltu olevan suurin ihmiselle vaaraton jännite. Tyypillisesti yli 48 V:n jännitetasoja vaativien laitteiden täytyy olla kaksinkertaisesti eristettyjä ja tulee lisäksi täyttää tiukimmat turvallisuusvaatimukset.

Kuva 1: Lohkokaavio vaihtojännitteen syöttämisestä palvelimen taustalevylle.

48 V versus 12 V

Palvelinten 48 V:n tehonsyöttöön liittyen on kertynyt paljon keskustelua ja kokeiluja. Perinteisesti useimpien tietokoneiden ja palvelintyöasemien sisäisenä tehonsyöttönä on käytetty 12 V:n jännitetasoa. Tämä periytyy vaatimuksista, jotka juontavat juurensa aiemmin käytetyistä puolijohdeteknologioista, sekä tietokoneissa käytettävistä haihtumattoman tallennuksen kiintolevyistä, tuulettimista ja muista komponenteista. Kun keskusyksikön tehonkulutus on kasvanut dramaattisesti jokaisen perättäisen prosessorisukupolven myötä, suuret virtatasot ovat alkaneet aiheuttaa merkittävässä määrin johtumislämpöhäviöitä ja tehottomuutta. Tehohäviöistä syntyy lämpöä, joka on teholaskennan vihollinen, koska se lyhentää piirien elinikää ja tuo järjestelmään haavoittuvuuksia.

Yksi tapa torjua tehohäviöitä on laitekehikolle tulevan 48 V:n tehonsyötön liittäminen itse palvelimeen ja ottaa käyttöön kuormakohtaiset (POL, point-of-load) tehonmuuntimet.

Conduction Power Loss = (Load Current2)x(Conduction Path resistance)

Käytettäessä 48 V:n teholähdettä saadaan sama teho kuormaan neljännesvirralla, jolloin johdintien tehohäviöt pienenevät kertoimella 16. Tämä järjestelmän tehokkuuden merkittävä parannus tuo mukanaan haasteita. 12 V:n tehoratkaisut ovat olleet optimoidut useiden piirisukupolvien käyttöön ja ovat hyötysuhteeltaan äärimmäisen tehokkaita. Suuremman jännitetason tehonsyöttö vaatii suurempaa jännitteenalennusta CPU:n jännitetasojen saavuttamiseksi, mistä seurauksena voi olla tehomuunnosasteen suorituskyvyn heikkeneminen. Lisäksi tarvitaan myös suuritehoisten piiteknologioiden käyttöönottoa, jolloin MOSFET-arkkitehtuureissa alakohtaiset resistanssit kasvavat. Tämä kasvattaa myös järjestelmäkustannuksia.

Nämä järjestelmän haasteet ovat poikineet innovaatioita ja kehitystyön tuloksena on edistyneitä arkkitehtuureja toteutettu kokeilumielessä. Yksi lupaavimmista uusista tehonmuunnosteknologioista on STC-muunnin (Switched Tank Capacitor) kuvassa 2. Nämä muuntimet ovat erittäin suorituskykyisiä ja eräissä tapauksissa myös piirialaltaan pieniä. Suunnittelusta ja yleisestä järjestelmäarkkitehtuurista riippuen sekä yksi- että moniasteiset muunninratkaisut ovat osoittautuneet onnistuneiksi. Erityinen välijännite voi vaihdella sirutoimittajan mukaan ja tyypillisesti sen valinta perustuu käytettyyn teknologiaan. Tehokkaimmat esitellyt kokonaisratkaisut ovat olleet 48 V – 12 V – 1 V prosessoriytimen tehonsyötön toteutuksissa. Tämä lähestymistapa sekä hyödyntää vanhoja ratkaisuja että tasoittaa jännitealenemaa, jolloin järjestelmän kokonaissuorituskyky saadaan maksimoitua.

CPU:n ytimen tehonsyöttö

Suurivirtaiset tasavirtatehomuuntimet on tavallisesti toteutettu monivaiheisilla topologioilla. Jokainen vaihe käsittää tyypillisesti kaksi MOSFETtiä (korkean ja matalan puolen puolisilta-konfiguraatio) ja induktorin yksittäisen jännitettä laskevan katkojan aikaansaamiseksi. Tällaiseen arkkitehtuuriin viitataan yleisesti tehoasteena. Useita vaiheita ketjutetaan toisiinsa ja ohjataan yksittäisellä älykkäällä tehonhallintapiirillä (PMIC). Jokaisen vaiheen kytkeminen täytyy porrastaa ja tarkasti ohjata kuorman asetusten, huojunnan, transienttivasteen ja sekä lähteen säteilemien että johtuneiden kohinapäästöjen optimoimiseksi.

Tehoasteiden määrä ja kussakin asteessa kulkevan virran suuruus ovat tarkasti sovitettuja jokaisen CPU-sukupolven tarpeita vastaavasti. Markkinoilla on havaittavissa, että tarvittavien asteiden määrät ovat kasvussa ja että jokaisessa asteessa edellytetään suurempia virrantiheyksiä. Edistyneimmät monivaiheiset muuntimet voivat käsittää 16 vaihetta, jolloin jaettavan tehonsyötön kokonaismäärä ylittää helposti 1000 W.

Älykkäät tehoasteet

Kehittyneiden CPU-prosessorien edellyttämien äärimmäisten tehotiheyksien ”sivutuotteena” syntyy tarve aikaansaada hyvin tiukka kuorman regulointi. Edistyneet alle mikrometrin (deep sub-micron) piiteknologiat eivät siedä suuria jännitepoikkeamia tehonsyötössä eivätkä signaalipoluilla. Tärkeää onkin pystyä takaamaan, että CPU-piirille tehoa syöttävä monivaiheinen PMIC-piiri valvoo tarkasti jokaisen vaiheen jännitettä, virtaa ja lämpötilaa. Kaikkea tuota tietoa kerää ja sitä hallitsee vianhallinnalla varustettu älykäs tehoaste.

Jos keskusyksikköön syötetään hyvin suuria jännitteitä, huonosti hoidettu vianhallinta saattaa nopeasti tuhota prosessorin, jolloin joudutaan uudelleen asentamaan yksi tai useampi kallis komponentti. Kehittyneimmät älykkäät tehoasteet pitävät huolta kuormainduktanssista ja siihen liittyvistä hetkellisistä jännitepiikeistä ja muista järjestelmän parasiittisistä ilmiöistä kokonaisjärjestelmän luotettavuuden maksimoimiseksi. Ne ovat myös avaintekijöinä järjestelmän kokonaishyötysuhteen parantamiseksi.

Johtopäätös

Pilvipalvelujen markkinat jatkavat kasvuaan ja laajenemistaan sitä mukaa kun kuluttajien tiedonjano aina vain kasvaa. Vastatakseen kysyntään pilvipalveluja mahdollistavaa infrastruktuuria tukevien teknologian osa-alueiden toimijoiden on jatkettava innovointiaan ja osattava ennakoida markkinoiden tarpeita. Pilven koko tehopuu monivaiheisine ohjaimineen, älykkäine tehoasteineen ja kuormakohtaisine tehomuuntimineen pitää olla erittäin huolellisesti suunniteltu ja valmistettu, jotta se voi tukea pilven infrastruktuuria mahdollisimman tehokkaasti ja luotettavasti. Onsemi tarjoaa edistyneitä ratkaisuja koko tehopuun kaikkiin osiin 48 voltista 1 voltin syöttöön asti. Lisätietoja näistä tehoratkaisuista löytyy osoitteesta www.onsemi.com.

 

Viitteet

[1] https://www.businesswire.com/news/home/20201207005379/en/Global-Data-Center-Power-Market-Forecasts-to-2025-Rising-Adoption-of-Cloud-Services-Which-Requires-Highly-Reliable-Data-Centers-to-Drive-the-Growth-of-Data-Center-Power-Market---ResearchAndMarkets.com

[2] https://www.datacenterknowledge.com/energy/study-data-centers-responsible-1-percent-all-electricity-consumed-worldwide

MORE NEWS

Traficom varoittaa: myös .fi-pääte voi viedä huijaussivulle

Suomalaiset verkkosivustot, joilla on .fi-pääte, koetaan usein turvallisiksi. Aika ajoin ilmenee kuitenkin tapauksia, joissa tätä luottamusta on pyritty hyväksikäyttämään. Kyberturvallisuuskeskus kehottaakin tarkkaavaisuuteen myös .fi-osoitteiden kanssa.

Haluatko murtautua yrityksen verkkoon? Se maksaa vain 500 dollaria

Pimeässä verkossa käydään vilkasta kauppaa yritysverkkoihin murtautumisesta ja hinnat ovat yllättävän edullisia. Tietoutrvayritys Check Pointin uunituoreen raportin mukaan rikolliset voivat ostaa pääsyn yritysten sisäverkkoihin jopa 500 dollarilla.

Maailman pienin lidar painaa vain 50 grammaa

Sony Image Sensing Solutions on julkistanut maailman pienimmän ja kevyimmän lidar-etäisyysanturin. Uusi AS-DT1-malli hyödyntää dToF-teknologiaa (Direct Time of Flight) ja painaa vain 50 grammaa. Moduulin mitat ovat vain 29 x 29 x 31 millimetriä.

Apple aikoo kiertää Trumpin tullimaksut

Apple pyrkii välttämään jopa 145 prosentin tullit Kiinasta tuoduista tuotteista siirtämällä iPhone-tuotantoaan Intiaan ja nopeuttamalla logistiikkaansa, kertovat Reuters ja MarketWatch. Yhtiö on Reutersin mukaan lennättänyt viime viikkojen aikana noin 600 tonnia iPhoneja – arviolta 1,5 miljoonaa kappaletta – Intiasta Yhdysvaltoihin. Tarkoituksena on kasvattaa Yhdysvaltain varastoja ennen kuin tullit nostavat laitteiden hintoja dramaattisesti.

Uusi anturi tuo elokuvatason kuvanlaadun huippupuhelimiin

Piilaaksolainen Omnivision on julkistanut uuden kuva-anturin, joka tuo ennennäkemättömän laajan dynaamisen alueen ja elokuvatason videokuvauksen älypuhelimiin. OV50X-uutuusanturi on suunnattu huippuluokan puhelimiin, jotka tavoittelevat parasta mahdollista kuvanlaatua kaikissa valaistusolosuhteissa.

Yllättävä tutkimus: ChatGPT tekee samanlaisia päättelyvirheitä kuin ihminen

Tuore kansainvälinen tutkimus paljastaa, että tekoäly ei ole niin rationaalinen kuin usein uskotaan. OpenAI:n kehittämä ChatGPT tekee monissa tilanteissa samanlaisia päättelyvirheitä kuin ihmiset – ja joskus vielä pahempia.

Näin Teslan ja BYD:n akut eroavat toisistaan

Saksalaisen RWTH Aachenin yliopiston tutkijat ovat tehneet perusteellisen purkuanalyysin kahdesta maailman johtavan sähköautovalmistajan, Teslan ja BYD:n, litiumioniakusta. Tutkimuksessa verrattiin Teslan 4680-sylinterikennoa ja BYD:n Blade-prismaattista kennoa kennotasolla.

Suomalaisyritys tuo yrityksille oman tekoälyn

Suomalainen konsulttitalo Y4 Works on lanseerannut uuden tekoälyratkaisun, Suunta.ai:n, joka tuo organisaatioille niiden oman, asiantuntijamaisen tekoälyn. Toisin kuin yleiset kielimallit, kuten ChatGPT, Suunta.ai oppii yrityksen omasta datasta, haastaa käyttäjäänsä ja toimii kuin digitaalinen liiketoimintakonsultti.

Piikarbidi vähentää tehohäviöitä datakeskuksessa

ON Semiconductor on julkaissut uuden sukupolven tehomoduulin, joka lupaa merkittävästi pienempiä tehohäviöitä ja energiatehokkaampaa käyttöä erityisesti datakeskuksissa ja teollisuussovelluksissa.

Boreo ostaa Elfa Distrelecin Suomen ja Baltian toiminnot

Boreo Oyj on allekirjoittanut sopimuksen Elfa Distrelecin myyntitoimintojen ostamisesta Suomessa, Latviassa, Virossa ja Liettuassa. Kaupan myötä Elfa siirtyy näissä samaan yritysryhmään kuin Yleiselektroniikan toiminnot. Kauppahinnaksi ilmoitetaan 5,5 miljoonaa euroa.

Ruotsalaistutkijoiden vahvistin nostaa kuidun kapasiteetin 10-kertaiseksi

Göteborgilaisen Chalmersin teknillisen korkeakoulun tutkijat ovat kehittäneet uudenlaisen optisen vahvistimen, joka voi moninkertaistaa kuituverkkojen tiedonsiirtokyvyn. Uusi vahvistin mahdollistaa jopa kymmenen kertaa enemmän dataa sekunnissa verrattuna nykyisiin teknologioihin.

Google siirtää sovelluskehityksen selaimeen – tekoäly isossa roolissa

Google esitteli Cloud Next -tapahtumassaan uuden sukupolven sovelluskehitysalustan, Firebase Studion, joka siirtää koko kehitysprosessin selaimeen – suunnittelusta julkaisuun. Uutuus rakentuu vahvasti tekoälyavusteisuuden ympärille ja hyödyntää Googlen omaa Gemini-mallia läpi koko kehityksen.

Trumpin tullit iskevät rankasti suuriin amerikkalaisiin autonvalmistajiin

Yhdysvallat asetti viime viikolla 25 prosentin tuontitullit useista maista tuotaville autoille ja varaosille. Presidentti Trumpin hallinnon ilmoittamat laajat tuontitullit ovat tuomassa autoalalle uudenlaisia haasteita. Vaikka toimenpiteet on nimellisesti suunnattu vahvistamaan kotimaista teollisuutta, tuoreen analyysin mukaan myös Yhdysvaltain omat jättivalmistajat – General Motors, Ford ja Stellantis – ovat merkittävästi alttiita tullien vaikutuksille.

Nokian ja Telian 5G-viipale kattoi kolme maata

Nokia, Telia ja Puolustusvoimat ovat saavuttaneet maailmanlaajuisesti merkittävän teknologisen virstanpylvään toteuttamalla ensimmäisen saumattoman 5G Standalone -verkkoviipaleen (slice) siirron kolmen eri maan välillä toimivassa verkossa. Kokeilu osoittaa, kuinka 5G-teknologiaa voidaan hyödyntää viranomaisviestinnässä myös kansainvälisesti.

Optinen liitäntä tuotiin ensimmäistä kertaa SSD-levylle

Tallennustekniikan kehityksessä saavutettiin merkittävä virstanpylväs, kun KIOXIA, AIO Core ja Kyocera julkistivat ensimmäisen toimivan SSD-levyn, jossa käytetään optista liitäntää. Uusi prototyyppi yhdistää PCIe 5.0 -väylän ja valoon perstuvan optisen tiedonsiirron, mikä tekee siitä maailman ensimmäisen laatuaan.

Joskus yksittäinen komponentti voi olla vaarallinen takaovi

Yritykset investoivat valtavasti kyberturvallisuuteen suojatakseen verkkojaan ja sovelluksiaan. Silti, kaikista suojaustoimista huolimatta, verkkorikolliset onnistuvat vuosi vuodelta entistä paremmin. Miten tämä on mahdollista, kysyy Lenovon tietoturva-asiantuntija Steven Antoniou?

Trump haluaa nopeuttaa miljardi-investointeja Yhdysvaltain puolijohdeteollisuuteen

Yhdysvaltain presidentti Donald Trump on antanut uuden presidentin asetuksen, jolla perustetaan United States Investment Accelerator -niminen virasto vauhdittamaan miljardiluokan investointeja maahan. Tavoitteena on houkutella sekä kotimaisia että ulkomaisia yrityksiä sijoittamaan erityisesti strategisesti tärkeisiin aloihin, kuten puolijohdeteollisuuteen.

Ethernet aikoo vallata autot

CAN-väylä on hallinnut autoja pitkään, mutta moni uskoo kaistatarpeen vaativan jatkossa Ethernetiä. Tätä silmällä pitäen Infineon on ostanut Marvellin aujoneuvojen Ethernet-liiketoiminnan 2,5 miljardilla dollarilla. Kauppa kattaa Marvellin Brightlane-tuotesarjan ja siihen liittyvät varat, ja sen odotetaan toteutuvan vuoden 2025 aikana.

STMicroelectronics julkisti kevyemmän version MP25-prosessorista

STMicroelectronics on tuonut markkinoille uuden STM32MP23-mikroprosessorisarjan, joka täydentää viime vuonna julkaistua MP25-sarjaa. Uutuusprosessori tarjoaa tehokkaan ja taloudellisen vaihtoehdon teollisuuden ja esineiden internetin (IoT) älykkäisiin reunalaitteisiin, koneoppimiseen ja kehittyneisiin käyttöliittymäratkaisuihin.

Androidin avustin voi muuttua vaaralliseksi takaoveksi

Androidin esteettömyyspalvelu – jonka tarkoitus on auttaa käyttäjiä käyttämään puhelinta paremmin esimerkiksi näkö- tai liikuntarajoitteiden kanssa – voi muuttua tietoturvariskiksi. Tuore Georgia Techin tutkimus esittelee uuden analyysityökalun, DVa:n, joka paljastaa, kuinka haittaohjelmat hyödyntävät tätä avustinta päästäkseen käsiksi käyttäjän tietoihin ja sovelluksiin.

Galvaaninen erotus on yhä tärkeämmässä roolissa

Teollisuus- ja ajoneuvosovelluksissa siirtyminen kohti kestävämpiä energiaratkaisuja ja tehokkaampia moottoreita tuo mukanaan uudenlaisia vaatimuksia elektroniikkasuunnittelulle. Järjestelmät yhdistävät yhä useammin laajan kaistaeron komponentteihin perustuvat suurjännitealijärjestelmät ja herkät pienjännitepiirit, kuten mikro-ohjaimet. Näiden yhdistäminen samassa kokonaisuudessa lisää sekä suorituskykyä että riskejä – galvaaninen erotus ja häiriösuojaus ovatkin nyt tärkeämpiä kuin koskaan, sanoo Toshiba Electronics Europe.

Lue lisää...

Joskus yksittäinen komponentti voi olla vaarallinen takaovi

Yritykset investoivat valtavasti kyberturvallisuuteen suojatakseen verkkojaan ja sovelluksiaan. Silti, kaikista suojaustoimista huolimatta, verkkorikolliset onnistuvat vuosi vuodelta entistä paremmin. Miten tämä on mahdollista, kysyy Lenovon tietoturva-asiantuntija Steven Antoniou?

Lue lisää...

 

Tule tapaamaan meitä tulevissa tapahtumissamme.
R&S-seminaareihin saat kutsukirjeet ja uutiskirjeet suoraan sähköpostiisi, kun rekisteröidyt sivuillamme.
 
 R&S -seminaari: 5G Advanced & Beyond
Oulussa 13.5.2025
Espoossa 14.5.2025
 
R&S -seminaari: Calibration
Tampereella 22.5.2025

Seminaareihin ilmoittautuminen ja tiedustelut:
asiakaspalvelu@rohde&schwarz
 

 

LATEST NEWS

NEW PRODUCTS

 
 
article