При неоптимальной организации электропитания для работы ИИ-ускорителя мощностью 700 Вт фактически может потребоваться до 1700 Вт. Решение этой проблемы предлагает стартап PowerLattice, который создал миниатюрные и переработанные версии высоковольтных регуляторов, пишет IEEE Spectrum. По заявлению компании, её новые чиплеты способны сократить фактическое энергопотребление на 50%, тем самым удваивая производительность на ватт. Эти компоненты можно расположить вплотную к вычислительным кристаллам.
Обычные системы питания для ИИ-чипов сначала преобразуют сетевой переменный ток в постоянный, а затем снижают напряжение до уровня, необходимого ускорителям (примерно 1 В). При таком значительном понижении напряжения сила тока на последнем отрезке пути к чипу резко увеличивается, чтобы сохранить требуемую мощность. Именно на этом этапе возникают существенные потери энергии и выделение тепла, которые можно уменьшить, разместив элементы питания максимально близко к чипу — на расстоянии в несколько миллиметров вместо сантиметров, то есть фактически внутри самого кристалла.
Источник изображения: PowerLattice
PowerLattice интегрировала все нужные компоненты в один чиплет размером примерно с два ластика для карандаша. Эти чиплеты размещаются под подложкой корпуса вычислительного кристалла. Одной из главных инженерных задач стало уменьшение индукторов, которые поддерживают стабильное выходное напряжение. Для этого пришлось использовать специальный магнитный сплав, позволяющий крайне эффективно задействовать доступное пространство и работать на частотах, в сотни раз превышающих традиционные. Уникальность подхода заключается в том, что данный сплав сохраняет превосходные магнитные свойства на высоких частотах по сравнению с аналогами.
Сообщается, что новые чиплеты занимают площадь более чем в 20 раз меньшую, чем актуальные стабилизаторы напряжения. Толщина каждого элемента при этом не превышает 100 микрометров — примерно как у человеческого волоса. Благодаря таким размерам их можно располагать в непосредственной близости от процессорных кристаллов. Клиенты вправе использовать несколько чиплетов одновременно, ориентируясь на энергопотребление и специфические требования своих чипов. Компания заявляет о возможном сокращении энергозатрат на 50 %, однако специалисты относятся к этому скептически: для столь значительной экономии требуется динамическое управление питанием в реальном времени в зависимости от нагрузки, чего, вероятно, не позволяет достичь технология PowerLattice.
Источник изображения: PowerLattice
В настоящее время PowerLattice проводит испытания надёжности своего продукта, а первые заказчики получат чиплеты примерно через два года. Intel также разрабатывает собственный модуль Fully Integrated Voltage Regulator, направленный на решение схожих задач. В стартапе не считают Intel прямым конкурентом, поскольку подходы компаний различаются; кроме того, Intel вряд ли станет предлагать свои разработки другим производителям чипов.
По мнению аналитиков, ещё десять лет назад у такой компании не было бы перспектив, поскольку производители процессоров гарантировали работу только при использовании собственных модулей питания. К примеру, Qualcomm поставляла чипсеты исключительно в комплекте со своими контроллерами питания. Сегодня же всё чаще применяется гетерогенный подход, позволяющий клиентам комбинировать компоненты от разных вендоров для оптимизации систем. Хотя крупные игроки вроде Intel и Qualcomm, вероятно, сохранят преимущество при работе с большими заказчиками, более мелкие разработчики чипов и AI-инфраструктур могут начать поиск альтернативных решений для управления электропитанием.
Источник:
