隨著人工智能和高性能計算快速發(fā)展，數(shù)據(jù)中心的能耗問題日益突出。美國加州大學圣迭戈分校工程團隊提出一種新型芯片電源設計方案，并研制出原型芯片，可實現(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，推動更小型、更節(jié)能先進計算系統(tǒng)的發(fā)展。相關研究成果發(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，進一步縮小尺寸和提升性能的空間有限。

為此，研究團隊探索了一種替代方案，即壓電諧振器。這類微型器件可通過機械振動儲存和傳遞能量。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)換技術的重要候選方案。

此次研究中，團隊開發(fā)出一種改進型降壓轉(zhuǎn)換器，將壓電諧振器與小型商用電容進行特定組合設計，使轉(zhuǎn)換器能夠更有效地完成大幅電壓轉(zhuǎn)換。研究人員將該設計集成到原型芯片中。測試結(jié)果顯示，該芯片可將48伏電壓降至4.8伏，峰值效率達到96.2%，輸出電流能力約為此前壓電設計的4倍。

這種混合電路設計能為電能提供多條傳輸路徑，減少能量損耗，同時降低諧振器負擔，在尺寸小幅增加的情況下提升了效率和供電能力。