Дата-центры пожирают электричество. Половина теряется по дороге к GPU. Но выход есть: вибрация вместо магнитов
NewsMakerНовый чип качается как маятник — и экономит энергию.
В дата-центрах проблема давно уже не сводится к одним только ускорителям. Чем выше вычислительная нагрузка, тем острее встает другой вопрос: как подать питание к GPU без лишних потерь, перегрева и громоздких каскадов преобразования. Инженеры Калифорнийского университета в Сан-Диего предложили новую архитектуру чипа, которая меняет сам подход к этой задаче. Речь идет о схеме , способной заметно эффективнее понижать напряжение перед подачей энергии на графические процессоры . В перспективе это может уменьшить размеры силовой обвязки и сократить потери энергии в вычислительных системах.
Ключевую роль в этой истории играет DC-DC-преобразователь - узел, который снижает входное постоянное напряжение до уровня, безопасного для чувствительной электроники. Такие компоненты есть почти в любой современной системе, но в крупных дата-центрах требования к ним особенно жесткие. Электропитание в американских центрах обработки данных часто распределяют на уровне 48 вольт, тогда как графические процессоры обычно работают в диапазоне от 1 до 5 вольт. Между этими значениями лежит большой перепад, который нужно перекрывать быстро, стабильно и с минимальными потерями. По мере роста вычислительной нагрузки, особенно на фоне бума ИИ и облачных сервисов, старые решения справляются с такой задачей все менее уверенно.
Обычно для понижения напряжения используют преобразователи на индуктивностях. За годы разработки инженеры довели их до очень высокого уровня, но запас для дальнейшего улучшения уже заметно сократился. Ограничения связаны не только с электрическими характеристиками, но и с физикой самих компонентов. Магнитные элементы плохо чувствуют себя в условиях, когда нужно одновременно обработать большой перепад напряжения и выдать высокий ток на выходе. Именно здесь и возникает проблема будущих ускорителей: энергопотребление растет, требования к плотности размещения тоже, а привычная силовая схема уже не выглядит бесконечно масштабируемой.
И вот команда из ученых решила уйти от магнитных компонентов в сторону пьезоэлектрических резонаторов. В отличие от индуктивностей, такие устройства запасают и передают энергию не через магнитное поле, а через механические колебания. Подход давно привлекает исследователей, потому что обещает сразу несколько преимуществ. Пьезоэлектрические системы можно сделать компактнее, они потенциально дают более высокую плотность энергии и лучше подходят для масштабируемого производства. На практике, однако, ранние конструкции сталкивались с двумя серьезными трудностями: заметно теряли в эффективности при большом перепаде напряжения и не могли отдать достаточно мощности для по-настоящему требовательной нагрузки.
В дата-центрах проблема давно уже не сводится к одним только ускорителям. Чем выше вычислительная нагрузка, тем острее встает другой вопрос: как подать питание к GPU без лишних потерь, перегрева и громоздких каскадов преобразования. Инженеры Калифорнийского университета в Сан-Диего предложили новую архитектуру чипа, которая меняет сам подход к этой задаче. Речь идет о схеме , способной заметно эффективнее понижать напряжение перед подачей энергии на графические процессоры . В перспективе это может уменьшить размеры силовой обвязки и сократить потери энергии в вычислительных системах.
Ключевую роль в этой истории играет DC-DC-преобразователь - узел, который снижает входное постоянное напряжение до уровня, безопасного для чувствительной электроники. Такие компоненты есть почти в любой современной системе, но в крупных дата-центрах требования к ним особенно жесткие. Электропитание в американских центрах обработки данных часто распределяют на уровне 48 вольт, тогда как графические процессоры обычно работают в диапазоне от 1 до 5 вольт. Между этими значениями лежит большой перепад, который нужно перекрывать быстро, стабильно и с минимальными потерями. По мере роста вычислительной нагрузки, особенно на фоне бума ИИ и облачных сервисов, старые решения справляются с такой задачей все менее уверенно.
Обычно для понижения напряжения используют преобразователи на индуктивностях. За годы разработки инженеры довели их до очень высокого уровня, но запас для дальнейшего улучшения уже заметно сократился. Ограничения связаны не только с электрическими характеристиками, но и с физикой самих компонентов. Магнитные элементы плохо чувствуют себя в условиях, когда нужно одновременно обработать большой перепад напряжения и выдать высокий ток на выходе. Именно здесь и возникает проблема будущих ускорителей: энергопотребление растет, требования к плотности размещения тоже, а привычная силовая схема уже не выглядит бесконечно масштабируемой.
И вот команда из ученых решила уйти от магнитных компонентов в сторону пьезоэлектрических резонаторов. В отличие от индуктивностей, такие устройства запасают и передают энергию не через магнитное поле, а через механические колебания. Подход давно привлекает исследователей, потому что обещает сразу несколько преимуществ. Пьезоэлектрические системы можно сделать компактнее, они потенциально дают более высокую плотность энергии и лучше подходят для масштабируемого производства. На практике, однако, ранние конструкции сталкивались с двумя серьезными трудностями: заметно теряли в эффективности при большом перепаде напряжения и не могли отдать достаточно мощности для по-настоящему требовательной нагрузки.