Если энергоснабжение организовано неэффективно, на обеспечение работы ИИ-ускорителя мощностью 700 Вт может понадобиться и 1700 Вт. Решить это проблему поможет стартап PowerLattice, который миниатюризировал и переупаковал высоковольтные регуляторы, сообщает IEEE Spectrum. В компании утверждают, что её новые чиплеты позволяют снизить реальное энергопотребление наполовину, удвоив таким образом производительность на ватт. Чиплеты можно разместить максимально близко к вычислительным кристаллам.

Традиционные системы питания ИИ-чипов преобразуют переменный ток из сети в постоянный, а затем понижают напряжение до уровня, подходящего ускорителям (порядка 1 В). При значительном падении напряжения сила тока на финальном участке пути к чипу резко возрастает для сохранения нужного уровня мощности. Именно здесь и происходят существенные энергопотери и тепловыделение, которые можно снизить, разместив питающую электронику как можно ближе к потребителю — на расстоянии в несколько миллиметров, а не сантиметров, т.е. буквально внутри чипа.

PowerLattice упаковала все необходимые компоненты в один чиплет размеров с пару ластиков, которые ставятся на карандаши. всего вдвое больше стирательной резинки. Чиплеты располагаются под подложкой корпуса вычислительного чипа. Одной из ключевых задач было уменьшение индукторов, помогающих поддерживать стабильное выходное напряжение. Пришлось применять специальный магнитный сплав, позволяющий очень эффективно использовать пространство, работая на высоких частотах, в сто раз выше, чем при использовании традиционного варианта. Уникальность решения в том, что сплав сохраняет лучшие магнитные свойства на высоких частотах, чем сопоставимые материалы.

Утверждается, что полученные чиплеты более чем в 20 раз компактнее по площади, чем современные стабилизаторы. При этом толщина каждого из них составляет всего 100 мкм, что сопоставимо с толщиной волоса. Такие чиплеты действительно можно размещать очень близко к кристаллам процессора. При этом заказчики могут использовать несколько чиплетов в зависимости от прожорливости и требований конкретных чипов. Энергорасход можно снизить на 50 %, обещает компания, но эксперты пока сомневаются в этом — для достижения такого уровня экономии нужно динамическое управление электропитанием в режиме реального времени в зависимости от текущей нагрузки, что с решением PowerLattice может быть недостижимо.

Сейчас PowerLattice тестирует свой продукт на надёжность, а первые клиенты получат чиплеты приблизительно через два года. Intel тоже работает над модулем Fully Integrated Voltage Regulator, которая тоже помогает решить похожие проблемы. В самом стартапе Intel в качестве конкурента не рассматривается, поскольку подход у компаний разны, кроме того, Intel вряд ли будет предлагать свои решения конкурирующим производителям чипов.

Эксперты утверждают, что ещё 10 лет назад у компании не было шансов на успех, поскольку поставщики процессоров давали гарантию на них только при покупке их же модулей питания. Например, Qualcomm продавала свои чипсеты только вкупе с чипами управления питанием её же производства. Однако сейчас всё чаще практикуется гетерогенный подход, когда заказчики комбинируют компоненты разных компаний для оптимизации своих систем. Хотя поставщики уровня Intel и Qualcomm, вероятно, будут иметь фору при работе с крупными клиентами, более мелкие разработчики чипов и ИИ-инфраструктуры, возможно, будут искать альтернативные модули управления электропитанием.

Источник:

• IEEE Spectrum