Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd.

Mit dem massiven Ausbau von Rechenzentren für künstliche Intelligenz wachsen die Anforderungen an Hochleistungs‑Enterprise‑SSDs kontinuierlich. PCIe‑5.0/6.0 basierte SSDs müssen nicht nur extreme Durchsatzraten liefern, sondern auch höchste Verfügbarkeit und Datensicherheit gewährleisten – selbst bei plötzlichen Stromausfällen. Die sogenannte Power‑Loss‑Protection (PLP) ist hierfür ein entscheidender Designfaktor: Sie sichert gespeicherte und im Cache befindliche Daten, wenn die Betriebsspannung unerwartet abbricht.

Warum sind PLP‑Kondensatoren essenziell?

In Enterprise‑ und AI‑Workloads stellt eine unterbrochene Stromversorgung ein erhebliches Risiko für Datenintegrität dar. Während bei Consumer‑SSDs Datenverlust toleriert werden kann, ist bei Cloud‑, KI‑ bzw. Unternehmens‑Storage jeder Schreibvorgang kritisch. PLP‑Kondensatoren fungieren hier als kurzfristiger Energiepuffer direkt am Eingang des SSD‑Controllers und der Flash‑Speicher, der genug Energie vorhält, um laufende Schreibvorgänge im Millisekunden‑Bereich sicher abzuschließen.

Technische Herausforderungen für AI‑SSDs

Für SSD‑Designteams entstehen zwei zentrale Herausforderungen bei der PLP‑Kondensator‑Auswahl:

1. Energie‑ und Leistungsdichte in begrenztem Bauraum

Enterprise‑SSDs, insbesondere im E1.L‑ oder U.2‑Formfaktor, haben extrem begrenzten Platz. Konventionelle Aluminium‑Elektrolytkondensatoren bieten oft nicht ausreichend Kapazität bei identischer Größe, was die verfügbare „Notstrom‑Energie“ begrenzt und die effektive Sicherung großer Datenblöcke erschwert.

2. Zuverlässigkeit und Langzeitbetrieb unter hoher thermischer Last

AI‑SSD‑Module arbeiten typischerweise rund um die Uhr in Umgebungen mit hohen Temperaturen (>80 °C). Standardlösungen altern schneller und erreichen nicht die von Enterprise‑Distributoren und OEMs erwarteten Lebensdauern von ≥5 Jahren. Zudem kann hoher ESR (äquivalenter Serienwiderstand) die Entladeleistung verschlechtern, was bei plötzlichem Stromverlust zu Datenkorruption führen kann.

Wichtige Kondensator‑Spezifikationen für PLP‑Design

Beim Selektieren von PLP‑Kondensatoren für AI‑SSDs sollten Entwickler und technische Einkäufer folgende Parameter priorisieren:

Kapazität und Energiespeicher

• Hohe Kapazitätswerte (z. B. im Bereich von Tausenden µF) liefern mehr Backup‑Energie für längere Flash‑Write‑Vorgänge.

• Erhöhte Kapazität innerhalb gegebener PCB‑Flächen ist ein Wettbewerbsvorteil bei kompakten Enterprise‑Modulen.

Niedriger ESR (Equivalent Series Resistance)

• Ein niedriger ESR verbessert die Entladekapazität und stellt sicher, dass der Kondensator innerhalb der extrem kurzen PLP‑Zeitfenster (Millisekunden) ausreichend Strom liefert.

• Für Distributoren ist es wichtig, Werte ≤ ~25 mΩ zu priorisieren – niedriger ist besser für schnelle Lastwechsel.

Thermische Spezifikation & Lebensdauer

• Eine Temperaturklassifizierung von bis zu 105 °C oder mehr sowie eine Lebensdauer von 10.000 h bei hoher Betriebstemperatur sind für Enterprise‑SSD‑Qualität entscheidend.

• Langzeitstabilität und geringe Alterung sind für Verfügbarkeit, Garantie und Kundenzufriedenheit unabdingbar.

Betriebstemperatur‑Bereich

• Erweiterte Temperaturbereiche (z. B. von ‑55 °C bis +135 °C) ermöglichen Einsatz auch in Edge‑, Automotive‑ oder Industrie‑AI‑Systemen.

• Für Distributoren eröffnet dies zusätzliche Marktsegmente.

Empfehlungen für Anwendungsszenarien

Zentrale KI‑Rechenzentren

Hier stehen Platz, Lebensdauer und Entladekapazität im Fokus. Hochkapazitive Kondensatoren mit hervorragender thermischer Leistung und niedrigem ESR sichern große SSD‑Module zuverlässig ab.

Edge‑ und Automotive‑AI‑Storage

Wenn extreme Temperaturen und dauerhafte Zuverlässigkeit im Vordergrund stehen, sind Bauteile mit breitem Temperaturbereich und robuster chemischer Zusammensetzung gefragt – ideal für AI‑einsatz in Fahrzeugen oder industriellen Umgebungen.

Fazit für Einkäufer und Distributoren

Für Hersteller leistungsfähiger SSD‑Module ist die richtige PLP‑Kondensatorauswahl kein „Nice‑to‑have“ – sie ist ein Schlüsselfaktor für Produktsicherheit, Zuverlässigkeit und Wettbewerbsvorteil. Technische Einkäufer sollten deshalb nicht allein auf Kapazitätszahlen schauen, sondern ein Paket aus Kapazität, ESR, thermischer Performance und Lebensdauer analysieren, um AI‑SSDs mit langlebiger Datenintegrität zu gewährleisten.

Quellenlink: https://www.ymin.cn/news/how-to-choose-the-right-plp-capacitor-when-designing-the-next-generation-of-ai-ssds/

Autor: Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd. （https://www.ymin.cn/)

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