신규 12V 및 6V 아키텍처, 기가와트 규모의 컴퓨팅 인프라 내 800 VDC 전력 분배를 지원하는 완전한 포트폴리오 제공
사진:ST마이크로
다양한 전자 애플리케이션과 고객들을 지원하는 세계적인 반도체 회사인 ST마이크로일렉트로닉스(STMicroelectronics, 이하 ST)가 2종의 새로운 첨단 아키텍처인 800 VDC-12V 및 800 VDC-6V 솔루션을 출시하고 800 VDC 전력 변환 포트폴리오를 확장한다고 23일(현지시간) 발표했다.
이번에 공개된 신규 전력 변환 스테이지는 NVIDIA 800 VDC 레퍼런스 설계를 기반으로 개발됐으며, 기존 출시된 800 VDC-50V 솔루션을 보완한다. 최근 급속 부상하고 있는 800 VDC 데이터센터 아키텍처는 에너지 효율을 높이고 전력 손실을 줄이며, 하이퍼스케일러 및 AI 컴퓨팅 분야에서 요구되는 확장성이 큰 고밀도 컴퓨팅 인프라를 지원한다.
ST 아날로그, 전력 및 디스크리트, MEMS 및 센서 그룹 사장이자 전략, 시스템 연구, 애플리케이션, 혁신 부문 총괄인 마르코 카시스(Marco CASSIS)는 "AI 인프라의 컴퓨팅 규모가 빠르게 확장됨에 따라 더 높은 전압 분배와 더 높은 전력 밀도가 요구되고 있으며, 이는 각 AI 서버 폼팩터에 맞춘 시스템 수준의 혁신을 통해서만 실현할 수 있다"며, "이번에 선보인 800 VDC 전력 분배용 신규 컨버터를 통해 ST는 더 효율적이고 확장 가능하며 지속 가능한 전력 아키텍처로 기가와트급 컴퓨팅 인프라 구축을 지원하는 완전한 솔루션 세트를 제공하게 된다"고 밝혔다.
다양한 AI 서버 폼팩터를 지원하는 완전한 800 VDC 에코시스템
12V 및 6V 출력 스테이지로의 확장은 대규모 훈련 클러스터, 추론 팜, 고밀도 AI 인프라에서 GPU 세대, 서버 높이, 폼팩터, 열 설계 범위에 따라 서로 다른 전력 공급 토폴로지를 요구하는 업계의 서버 아키텍처 추세를 반영한 것이다. AI 데이터센터 내에서는 랙 밀도, GPU 구성, 냉각 전략에 따라 50V, 12V, 6V 중간 DC 버스가 모두 공존한다.
신규 800 VDC-12V 컨버터는 랙 수준의 전력 선반에서 첨단 AI 가속기에 전력을 공급하는 전압 도메인까지 직접 고효율 전력 분배가 가능하다.
신규 800 VDC-6V 경로를 통해 OEM 업체는 변환 단계를 줄이고 6V 버스를 GPU에 더 가깝게 배치할 수 있다. 이를 통해 구리 사용량을 줄이고, 저항 손실을 최소화하며, 대규모 훈련 클러스터의 핵심 차별화 요소인 과도 성능을 개선한다.
ST는 지난 2025년 10월, 800V에서 1MHz로 직접 구동되는 GaN 기반의 소형 LLC 컨버터가 탑재된 완전 통합형 프로토타입 전력 공급 시스템을 선보였다. 이 시스템은 98% 이상의 효율과 스마트폰 크기의 폼팩터에서 50V 기준 2,600W/in³를 초과하는 탁월한 전력 밀도를 달성했다.
이 세 가지 솔루션은 전력 반도체(실리콘, SiC, GaN)부터 아날로그 및 혼합 신호, 마이크로컨트롤러에 이르는 ST 기술이 집약된 결과물이다.
신규 12V 및 6V 전력 아키텍처는 차세대 AI 서버 환경에서 요구되는 초고효율·고밀도 전력 공급을 구현하기 위해 설계된 구조로, 기존 전력 변환 방식의 한계를 근본적으로 개선하는 데 초점이 맞춰져 있다.
우선 12V 아키텍처의 핵심은 800V DC를 12V로 직접 변환하는 구조다. 기존 데이터센터 전력 시스템에서는 800V에서 바로 저전압으로 내리는 것이 아니라, 중간에 54V 단계를 거치는 다단 변환 구조를 사용해왔다. 그러나 이러한 방식은 변환 단계가 많아질수록 에너지 손실이 누적된다는 한계를 갖는다. 이번 아키텍처는 이 중간 단계를 과감히 제거함으로써 전력 변환 경로를 단순화하고, 시스템 전체의 효율을 끌어올리는 데 기여한다.
이러한 단순화는 단순히 효율 개선에 그치지 않는다. 변환 단계가 줄어들면서 전력 손실이 감소하고, 그에 따라 발열과 냉각 부담도 줄어든다. 동시에 랙 단위에서의 전력 효율이 향상되고, 배선에 필요한 구리 사용량 역시 감소해 물리적 자원 측면에서도 이점을 제공한다. 특히 고전력 소모가 특징인 최신 GPU 환경에서는 이러한 구조가 시스템 통합을 보다 간결하게 만들어주는 역할을 한다.
또한 이 아키텍처에는 새롭게 개발된 고밀도 전력 공급 보드(PDB)가 적용된다. 이 보드는 기존 2단계 전력 변환 경로를 통합적으로 대체하면서, 두 단계를 합친 것보다 높은 효율을 달성하는 것을 목표로 한다. 즉, 하드웨어 레벨에서 전력 전달 구조 자체를 재설계해 효율을 극대화하는 접근이다.
한편 6V 아키텍처는 또 다른 방향에서 최적화를 시도한다. 이 구조는 800V DC를 6V로 변환하는 과정에서 전력 변환 스테이지를 GPU에 최대한 가깝게 배치하는 것을 핵심으로 한다. 일반적으로 전력 공급 장치와 GPU 사이의 거리가 멀어질수록 저항으로 인한 전압 강하(IR drop)가 발생하고, 이는 성능 저하로 이어질 수 있다. 6V 아키텍처는 이러한 문제를 최소화하기 위해 전력 변환을 ‘GPU 인접 영역’에서 수행하도록 설계됐다.
이 접근은 특히 AI 연산처럼 부하 변동이 급격한 환경에서 중요한 의미를 가진다. GPU가 순간적으로 높은 전력을 요구할 때, 전력 공급이 신속하게 대응하지 못하면 성능 병목이 발생할 수 있다. 하지만 변환 스테이지가 가까이 위치하면 전력 전달 지연이 줄어들고, 빠른 응답이 가능해져 시스템 안정성과 성능이 동시에 향상된다.
결과적으로 12V와 6V 아키텍처는 각각 효율 최적화와 응답 성능 최적화라는 서로 다른 축에서 설계되었지만, 함께 적용될 경우 초고밀도 GPU 서버 환경을 위한 완성도 높은 전력 토폴로지를 구성하게 된다. 이는 점점 더 고집적화되는 AI 인프라에서 필수적인 전력 설계 방향을 제시하는 사례로 평가된다.
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