Se a fonte de alimentação for ineficiente, um acelerador de IA de 700 W pode exigir 1700 W. A startup PowerLattice, que miniaturizou e reestruturou reguladores de alta tensão, está buscando soluções para esse problema, segundo a IEEE Spectrum. A empresa afirma que seus novos chiplets podem reduzir o consumo real de energia pela metade, dobrando assim o desempenho por watt. Os chiplets podem ser posicionados o mais próximo possível dos chips de processamento.
Os sistemas de alimentação tradicionais de chips de IA convertem a energia CA da rede elétrica em CC e, em seguida, reduzem a tensão para um nível adequado para os aceleradores (aproximadamente 1 V). Quando a tensão cai significativamente, a corrente no último trecho do circuito até o chip aumenta drasticamente para manter o nível de potência necessário. É nesse ponto que ocorrem perdas significativas de energia e geração de calor, que podem ser reduzidas posicionando os componentes eletrônicos de potência o mais próximo possível da carga — a uma distância de alguns milímetros, não centímetros, literalmente dentro do chip.
Fonte da imagem: PowerLattice
A PowerLattice integrou todos os componentes necessários em um único chiplet do tamanho de duas borrachas de lápis — apenas o dobro do tamanho de uma borracha. Os chiplets estão localizados sob o substrato que encapsula o chip do processador. Um dos principais desafios foi a miniaturização dos indutores que ajudam a manter uma tensão de saída estável. Uma liga magnética especial foi utilizada, permitindo um uso extremamente eficiente do espaço, mesmo operando em altas frequências — cem vezes maiores do que os designs tradicionais. A singularidade dessa solução reside nas propriedades magnéticas superiores da liga em altas frequências, em comparação com materiais similares.
Os chiplets resultantes são considerados mais de 20 vezes mais compactos do que os estabilizadores modernos. Cada chiplet tem apenas 100 mícrons de espessura, comparável à espessura de um fio de cabelo. Esses chiplets podem, de fato, ser posicionados muito próximos aos chips do processador. Os clientes também podem utilizar múltiplos chiplets, dependendo do consumo de energia e dos requisitos específicos de seus chips. A empresa promete uma redução de 50% no consumo de energia, mas os especialistas permanecem céticos — alcançar esse nível de economia exige um gerenciamento de energia dinâmico e em tempo real, baseado na carga atual, o que pode ser inviável com a solução PowerLattice.
Fonte da imagem: PowerLattice
A PowerLattice está atualmente testando a confiabilidade de seu produto, e os primeiros clientes receberão os chiplets em aproximadamente dois anos. A Intel também está trabalhando em um módulo Regulador de Tensão Totalmente Integrado (FTTR), que ajuda a resolver problemas semelhantes. A startup não vê a Intel como concorrente, já que as abordagens das empresas são diferentes. Além disso, é improvável que a Intel ofereça suas soluções a fabricantes de chips concorrentes.
Especialistas afirmam que, há apenas 10 anos, a empresa não teria chances de sucesso porque os fornecedores de processadores ofereciam garantia apenas para seus módulos de energia. Por exemplo, a Qualcomm vendia seus chipsets somente em conjunto com seus próprios chips de gerenciamento de energia. No entanto, uma abordagem heterogênea está se tornando cada vez mais comum, com clientes combinando componentes de diferentes empresas para otimizar seus sistemas. Embora fornecedores como Intel e Qualcomm provavelmente tenham uma vantagem inicial ao trabalhar com grandes clientes, desenvolvedores menores de chips e infraestrutura de IA podem buscar módulos de gerenciamento de energia alternativos.
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