La pensée verticale a brisé le goulot d’étranglement dans l’alimentation des ordinateurs hautes performances

La pensée verticale a brisé le goulot d'étranglement dans l'alimentation des ordinateurs hautes performances

Petite échelle mais haute puissance – Les chercheurs de Princeton ont découvert comment multiplier par 10 la puissance fournie aux ordinateurs à grande vitesse avec un appareil compact et efficace. Crédit : Crédit : Université de Princeton

En collaboration avec Intel, Google et des collègues du Dartmouth College, les chercheurs de Princeton ont complètement repensé la technologie d’alimentation des ordinateurs hautes performances, ce qui a donné lieu à des systèmes qui augmentent la puissance délivrée 10 fois au-delà de l’état actuel de la technique.

La demande d’énergie provient en fin de compte de la demande d’informatique. Alors que les concepteurs intègrent davantage de circuits dans des sections microscopiques de micropuces, la puissance délivrée à de minuscules grappes de circuits approche des niveaux équivalents à l’intérieur d’un réacteur nucléaire. Les ingénieurs appellent la quantité d’énergie délivrée à une zone densité de puissance. La densité de puissance des superordinateurs atteint des niveaux nucléaires non pas principalement à cause des exigences informatiques, mais à cause des espaces minuscules des puces informatiques.

Cette demande de puissance hautement contrôlée s’est avérée être une limite pour les concepteurs de puces et un défi majeur pour les ingénieurs en électronique de puissance. L’envoi de grandes quantités d’énergie dans des zones minuscules génère de la chaleur, ce qui est non seulement inefficace, mais peut également être fatal aux composants de l’ordinateur.

“Il doit être extrêmement efficace avec un bruit très faible, contrôlé avec précision dans une très petite zone”, a déclaré Minjie Chen, professeur adjoint de génie électrique et informatique et chef de l’équipe de recherche de Princeton. “Si le rendement n’est pas assez élevé, vous surchaufferez. Si les composants surchauffent, vous ne pourrez pas fournir la puissance.”





Crédit : Université de Princeton

Entre autres domaines, Chen a déclaré que son équipe de recherche s’est concentrée sur le développement “d’électronique de puissance plus petite, plus intelligente et plus efficace pour les applications émergentes et importantes”. Bien que les nouvelles générations de puces et de circuits attirent le plus l’attention, la fourniture d’énergie est un élément de plus en plus critique de la conception des systèmes informatiques. Comme le souligne Chen, une meilleure alimentation électrique est nécessaire pour les petits téléphones intelligents et autres appareils, des centres de serveurs plus efficaces et des processeurs avancés pour prendre en charge des systèmes d’intelligence artificielle de plus en plus sophistiqués. Le groupe regarde également au-delà des systèmes informatiques pour concevoir des panneaux solaires programmables, le réseau intelligent et d’autres infrastructures critiques.

Dans le projet le plus récent, présenté dans un article du Transactions IEEE sur l’électronique de puissanceles chercheurs ont démontré une stratégie pour atteindre les objectifs de l’industrie d’une manière qui peut s’appliquer aux petits systèmes ou à l’échelle pour répondre aux besoins des centres de données massifs.

Pour répondre aux exigences des nouveaux systèmes informatiques, l’équipe a dû surmonter trois défis : fournir de l’énergie à des zones plus petites pour permettre aux microprocesseurs de s’asseoir de plus en plus près les uns des autres ; fonctionner avec un rendement élevé à la fois pour réduire les coûts et pour éviter la surchauffe ; et commutez l’alimentation entre les composants à une vitesse fulgurante pour répondre aux exigences des microprocesseurs.

“Google et Intel ont demandé à l’origine “Comment pouvez-vous fournir 10 fois plus de puissance à un millimètre carré de silicium sans sacrifier la vitesse ou l’efficacité?”, A déclaré Chen.

La pensée verticale a brisé le goulot d'étranglement dans l'alimentation des ordinateurs hautes performances

Le nouveau système offre l’efficacité, la puissance et la flexibilité exigées par les ordinateurs modernes à hautes performances. Crédit : Université de Princeton

L’équipe de recherche a accompli les trois en repensant tout, des composants de distribution d’énergie à leur architecture et leur contrôle. Ils ont utilisé des condensateurs au lieu de la méthode traditionnelle du magnétisme pour traiter l’énergie, et ils ont construit les systèmes verticalement au lieu de la construction horizontale traditionnelle. Les deux fonctionnalités ont introduit des défis de conception importants, mais une fois que les chercheurs les ont résolus, ils ont pu fournir un système supérieur.

“Nous avons testé l’efficacité jusqu’à la pleine puissance, et nous avons testé la dynamique”, a déclaré Chen. “C’est un système entièrement fonctionnel 10 fois plus petit que le meilleur du marché.”

L’article, “Régulateur de tension CPU LEGO-PoL empilé verticalement”, a été publié en ligne le 14 décembre 2021.


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Plus d’information:
Jaeil Baek et al, Régulateur de tension CPU LEGO-PoL empilé vertical, Transactions IEEE sur l’électronique de puissance (2021). DOI : 10.1109/TPEL.2021.3135386

Fourni par l’Université de Princeton

Citation: La pensée verticale a brisé le goulot d’étranglement dans l’alimentation des ordinateurs hautes performances (2 mai 2022) récupéré le 2 mai 2022 sur https://techxplore.com/news/2022-05-vertical-broke-bottleneck-powering-high-performance.html

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