A mesterséges intelligenciával kapcsolatban az egyik leggyakrabban emlegetett probléma az adatközpontok energiaéhsége. A korszerű szerverparkok akár annyi energiát is elfogyasztanak, mint egy kisebb város. Ami viszont meglepő: ez a rengeteg energia nemcsak a számítások elvégzéséhez kell, hanem nagyobb részben az energiafelvétel menedzselésére.
Az óriási amerikai adatközpontokban az áramellátás ugyanis 48 volton történik, az adatközpontok fő elemei, a GPU-k viszont jellemzően 1 és 5 volt között működnek. Ekkor kerülnek a képbe a DC-DC átalakítók, amelyek „leskálázzák” a feszültséget, viszont meglehetősen pazarlóan bánnak az energiával, hőt is termelnek, és egyre nehezebb megoldani a hatékony működésüket, lévén már nincs hova tovább fejleszteni ezeket. Ahogy a chipek egyre erősebbek, ez a „szűk keresztmetszet” egyre látványosabbá válik.
A San Diegó-i Kaliforniai Egyetem mérnökei egy ügyes megoldáshoz fordultak, egy olyan áramkörhöz, amelyik jóval hatékonyabban végzi el a feszültségátalakítást. Ez az eszköz a hagyományos mágneses alkatrészek, azaz az induktorok helyett piezoelektromos rezonátorokat tartalmaz.
A piezoelektromos rezonátorok mágneses mezők helyett mechanikai rezgésekkel tárolják és továbbítják az energiát. Az ilyen rendszerek előnyei jól ismertek. Csökkenthetik az átalakító méretét, növelhetik az energiasűrűséget és könnyebben skálázhatók a gyártás során. Azonban problémák is voltak velük, például, hogy nehezen lehetett fenntartani a hatékonyságot és elegendő teljesítményt leadni nagy feszültségkülönbségek esetén.
A mérnökök ezért egy hibrid megoldás mellett döntöttek: piezoelektromos rezonátort kombináltak kereskedelmi forgalomban kapható, új konfigurációban elrendezett kondenzátorokkal. A tervet egy prototípus chipben valósították meg, amelyik meglepően jól működött. A laboratóriumi tesztek során 48 voltot alakított át 4,8 volttá, 96,2 százalékos csúcshatásfokkal – avatott be a részletekbe az Interesting Engineering.
Jobbra egy piezoelektromos rezonátor (fehér korong), amelyet az új chip használ. A bal oldalon pedig egy induktor látható, amelyet jellemzően a hagyományos feszültségcsökkentő konverterekben használnak
UC San Diego Today
Kiderült, hogy a prototípus chip körülbelül négyszer nagyobb kimeneti áramot kezelhetett, mint a korábbi piezoelektromos rendszerek. A hibrid megoldás ugyanis csökkentette a rezonátorra nehezedő terhelést, miközben javította az általános teljesítményt. A gyakorlatban mindez kevesebb hőtermelést, kisebb helyigényt és alacsonyabb energiafogyasztást jelent. Egy adatközpont esetében ez milliárdos nagyságrendű megtakarítást és jelentős környezeti előnyt hozhat.
Az új hibrid átalakító az Egyesült Államok legkisebb címletű pénzérméjén
UC San Diego Today
Minden előnye ellenére ez a technológia egyelőre még gyerekcipőben jár. A rezgő alkatrészek integrálása nem egyszerű feladat, és új gyártási megoldásokat is kell találni. A hosszú távú megbízhatóság és a tömeggyártás kérdései is nyitottak még. Az viszont tagadhatatlan, hogy ez az új chiptervezés ígéretes irányt vázol fel az adatközpontok energiakihívásainak megoldására.
Ha máskor is tudni szeretne hasonló dolgokról, lájkolja a HVG Tech rovatának Facebook-oldalát.
