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隨著人工智能和高性能計(jì)算快速發(fā)展，數(shù)據(jù)中心的能耗問(wèn)題日益突出。美國(guó)加州大學(xué)圣迭戈分校工程團(tuán)隊(duì)提出一種新型芯片電源設(shè)計(jì)方案，并研制出原型芯片，可實(shí)現(xiàn)高效電壓降壓轉(zhuǎn)換。該成果有望顯著提升圖形處理器的電能轉(zhuǎn)換效率，推動(dòng)更小型、更節(jié)能先進(jìn)計(jì)算系統(tǒng)的發(fā)展。相關(guān)研究成果發(fā)表于新一期《自然·通訊》雜志。
目前大多數(shù)降壓轉(zhuǎn)換器依賴電感等磁性元件，雖然性能可靠，但已逐漸接近物理極限，進(jìn)一步縮小尺寸和提升性能的空間有限。
為此，研究團(tuán)隊(duì)探索了一種替代方案，即壓電諧振器。這類微型器件可通過(guò)機(jī)械振動(dòng)儲(chǔ)存和傳遞能量。相比傳統(tǒng)磁性元件，壓電器件理論上具備更高能量密度、更小尺寸以及更好的規(guī)?；圃鞚摿Γ灰暈橄乱淮娫崔D(zhuǎn)換技術(shù)的重要候選方案。
此次研究中，團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出一種改進(jìn)型降壓轉(zhuǎn)換器，將壓電諧振器與小型商用電容進(jìn)行特定組合設(shè)計(jì)，使轉(zhuǎn)換器能夠更有效地完成大幅電壓轉(zhuǎn)換。研究人員將該設(shè)計(jì)集成到原型芯片中。測(cè)試結(jié)果顯示，該芯片可將48伏電壓降至4.8伏，峰值效率達(dá)到96.2%，輸出電流能力約為此前壓電設(shè)計(jì)的4倍。
這種混合電路設(shè)計(jì)能為電能提供多條傳輸路徑，減少能量損耗，同時(shí)降低諧振器負(fù)擔(dān)，在尺寸小幅增加的情況下提升了效率和供電能力。
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