Průlomový čip pro datová centra: S 96,2% účinností čtyřnásobně snižuje energetické ztráty

Inženýři z Kalifornské univerzity v San Diegu vyvinuli novou architekturu čipu, která by mohla zásadně změnit způsob, jakým datová centra hospodaří s energií.

Inženýři z Kalifornské univerzity v San Diegu vyvinuli novou architekturu čipu, která by mohla zásadně změnit způsob, jakým datová centra hospodaří s energií. Jejich design se zaměřuje na zlepšení konverze vysokonapěťové elektřiny na nižší úrovně potřebné pro grafické procesory (GPU), což je klíčové pro efektivní provoz moderních výpočetních systémů.

Jádrem tohoto pokroku je přepracovaný DC-DC snižující měnič. Tato komponenta je nezbytná téměř ve všech elektronických systémech, kde převádí vyšší vstupní napětí na bezpečné a použitelné úrovně pro citlivé čipy. V rozsáhlých datových centrech se energie často distribuuje při 48 voltech, zatímco GPU typicky pracují s napětím mezi 1 a 5 volty. Efektivní překlenutí tohoto rozdílu je stále obtížnější s rostoucími nároky na výpočetní výkon. Tradiční měniče spoléhají na induktory, které však narážejí na fyzické a výkonnostní limity, zejména při velkých rozdílech napětí a vysokém výstupním proudu.

Výzkumný tým se proto zaměřil na piezoelektrické rezonátory, které ukládají a přenášejí energii prostřednictvím mechanických vibrací, nikoli magnetických polí. Tyto systémy slibují menší velikost, vyšší energetickou hustotu a snazší škálovatelnost ve výrobě. Předchozí návrhy však měly problémy s udržováním účinnosti a dodáváním dostatečného výkonu při velkých rozdílech napětí. Vědci tyto problémy vyřešili hybridním designem, který kombinuje piezoelektrický rezonátor s komerčně dostupnými kondenzátory v nové konfiguraci. Toto uspořádání vytváří více cest pro tok energie a snižuje ztráty během konverze.

Prototyp čipu v laboratorních testech převedl 48 voltů na 4,8 voltu s maximální účinností 96,2 procenta. Zároveň dodal přibližně čtyřikrát více výstupního proudu než dřívější systémy založené na piezoelektrických technologiích. Hybridní přístup snižuje zatížení rezonátoru a zlepšuje celkový výkon s jen mírným nárůstem velikosti, což jej činí praktickým pro budoucí nasazení. Technologie je stále ve vývoji; piezoelektrické rezonátory zavádějí nové inženýrské výzvy, například nutnost nových strategií balení a integrace, protože je nelze integrovat standardními metodami pájení. Přesto nabízí slibnou cestu k řešení energetických výzev, kterým čelí datová centra s rostoucí poptávkou po AI a cloudových službách. Studie byla publikována v časopise Nature Communications.