Halbleitertransformatoren und Sensoren für KI-Infrastruktur

Auf der electronica 2026 in München, Deutschland, vom 10. bis 13. November 2026 präsentiert die TDK Corporation Leistungselektronik, Sensorsubsysteme und passive Bauelemente für hochdichte Rechensysteme und physische Systeme der künstlichen Intelligenz (KI). Diese Hardwarearchitekturen adressieren Herausforderungen bei der Wärmeableitung, Spannungsumwandlung und Signalintegrität in der KI-Infrastruktur, der Industrieautomation und der Automobilelektronik.

Kerntechnologie und Systemarchitektur
Mit der Ausdehnung von KI in die physische Infrastruktur stehen Systemingenieure vor steigenden Anforderungen an Leistungsdichte und Sensorik. Die TDK Corporation adressiert die Mittelspannungsnetzintegration für KI-Rechenzentren durch eine modulare Halbleitertransformator-Architektur (SST). Der SST wandelt Mittelspannungs-Wechselstrom (AC) zwischen 10 kV und 35 kV direkt in 800 V Gleichstrom (DC) um. Durch die Reihenschaltung mehrerer Knoten am Eingang und die Parallelschaltung am Ausgang sowie die Integration von Siliziumkarbid-Bauelementen (SiC) mit Hochfrequenz-Magnetmodulen und passiven Komponenten ermöglicht das System einen bidirektionalen Leistungsfluss und reduziert Umwandlungsverluste.

Für die optische Datenkommunikation in Serverclustern integriert eine optische Transceiver-Architektur Substrate aus Aluminiumnitrid (AlN) zur Wärmeleitung, Dünnschichtkondensatoren, Leistungsinduktivitäten, Heißleiter-Thermistoren (NTC) und Gleichspannungswandler. Bei tragbarer Hardware und Systemen für die dezentrale Datenverarbeitung kombiniert TDK mikroelektromechanische Systeme (MEMS) und Tunnelmagnetowiderstands-Sensoren (TMR) mit Sensorfusionsalgorithmen zur Bewegungserfassung sowie einen 150 nm dünnen, nanostrukturierten metaoptischen Spiegel, der in Brillengläser eingebettet ist, um Netzhautbilder ohne herkömmliche gekrümmte Optiken zu projizieren.

Bereitstellung und Implementierung
Auf der Messe in München sind die Systeme nach Fachbereichen aufgeteilt. Die TDK Corporation belegt Halle B5, Stand 520, während die Tochtergesellschaft TDK-Lambda Stromversorgungsarchitekturen in Halle A5, Stand 503 demonstriert und ICsense Entwürfe für integrierte Mischsignalschaltungen in Halle C4, Stand 100 vorstellt. Die Systemintegration wird zudem durch Hardware-Implementierungen von Drittanbietern demonstriert: Die Roboterhand von Nibotics integriert Druck-, Kraft-, Schlupf- und Temperatursensoren von TDK für die industrielle Manipulation, während WEART mehrschichtige piezoelektrische PowerHap-Aktuatoren in seinen haptischen Handschuh TouchDIVER integriert, um physische Oberflächentexturen in virtuellen Umgebungen darzustellen. Darüber hinaus wird TDK Anfang 2027 ein akkreditiertes Prüflabor für elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) in Regensburg, Deutschland, eröffnen, um die Konformitätsprüfung ergänzend zu den bestehenden Standorten in Japan, China und den Vereinigten Staaten zu unterstützen.

Industrielle Anwendungen
In KI-Rechenzentren erfordern Kühlmittelverteilungseinheiten (CDUs) für die Flüssigkeitskühlung eine kontinuierliche Überwachung, um eine thermische Drosselung zu verhindern. TDK integriert Druck- und Temperatursensoren zur Überwachung von Flüssigkeitskreisläufen, TMR-Sensoren zur Drehwinkelerfassung in Ventilsteuerungsmotoren und EMV-Filter zur Unterdrückung elektromagnetischer Störungen.

In der Industrieautomation überwacht der industrielle Vibrationssensor VIBO für das Internet der Dinge (IoT) rotierende Anlagen wie Motoren, Kompressoren, Vakuumsysteme und Pumpen direkt an der Datenquelle. Über eine digitale Architektur mit einer Bandbreite von 20 kHz und einer Modbus-Schnittstelle erkennt der Sensor mechanische Anomalien im Frühstadium, darunter Lagerverschleiß, Getriebedefekte und Kavitation.

In Elektrofahrzeugen kombiniert ein Traktionswechselrichter-Demonstrator den Phasenstromsensor CUR 3020, Zwischenkreiskondensatoren mit hoher Kapazitätsdichte, EMV-Filter und magnetische Rotorpositionssensoren zur Stabilisierung von Stromfluss und Motorkommutierung. Für zonale Architekturen elektronischer Steuergeräte (ECU) in softwaredefinierten Fahrzeugen sichern Gleichtaktdrosseln und Induktivitäten für die Stromversorgung über Koaxialkabel die Signalintegrität und Energieübertragung in Kamera- und Sensornetzwerken.

Betriebliche Auswirkungen und Leistungskennzahlen
Der Einsatz dieser Komponenten ermöglicht eine quantifizierbare Betriebssteuerung und Prüffähigkeit. Für die Laborvalidierung und industrielle Prüfung liefern die programmierbaren 19-Zoll-Einschub-Wechselstromquellen der Serie GENESYS AC 2 kVA bis 3 kVA bei einer Höheneinheit (1 HE) und 6 kVA bis 9 kVA bei drei Höheneinheiten (3 HE). Diese Geräte unterstützen den Parallelbetrieb und erzeugen einphasige oder dreiphasige Ausgänge von 0 V bis 350 V Wechselstrom über Frequenzen von 16 Hz bis 1,2 kHz (erweiterbar auf 5 kHz in den PRO-Ausführungen) sowie Gleichstromausgänge bis zu plus oder minus 500 V, inklusive integrierter Prüfbibliotheken nach IEC- und Luftfahrtstandards. In tragbaren Audioschnittstellen nutzen MEMS-Mikrofone eine Funktion zur Erkennung akustischer Aktivität zur Steuerung der Signalverarbeitung, wodurch übergeordnete KI-Prozessoren in extrem stromsparenden Zuständen verbleiben können, bis relevante akustische Signale auftreten.

„Da KI zunehmend in Infrastrukturen, intelligente Systeme und Geräte eingebettet wird, wächst der Bedarf an Energieeffizienz, Sensorik, Rechenleistung und Konnektivität kontinuierlich weiter“, erklärt Noboru Saito, Präsident und Geschäftsführer der TDK Corporation.

Bearbeitet von Sucithra Mani, Redakteurin bei Induportals – angepasst durch KI

www.tdk.com