PowerLattice rivoluziona l'alimentazione dei chip AI: Efficienza energetica raddoppiata

L'alimentazione inefficiente può sprecare fino a 1700W per alimentare un acceleratore AI da 700W. La startup PowerLattice affronta questo problema miniaturizzando e riprogettando i regolatori di tensione ad alta frequenza, come riportato da IEEE Spectrum. L'azienda afferma che i suoi nuovi chiplet dimezzano il consumo energetico reale, raddoppiando le prestazioni per watt. Questi chiplet possono essere posizionati vicino ai chip di elaborazione.

Le tradizionali architetture di alimentazione dei chip AI convertono la corrente alternata dalla rete in corrente continua, riducendo poi la tensione ai livelli richiesti dagli acceleratori (circa 1V). Questa drastica riduzione di tensione aumenta notevolmente la corrente necessaria per mantenere la potenza desiderata, causando perdite energetiche e generazione di calore. PowerLattice riduce queste perdite posizionando l'elettronica di alimentazione il più vicino possibile al consumatore, a pochi millimetri anziché centimetri, essenzialmente all'interno del chip stesso.

PowerLattice ha integrato tutti i componenti necessari in un chiplet delle dimensioni di una gomma da matita, posizionato sotto il substrato del chip di elaborazione. Una sfida chiave è stata la miniaturizzazione degli induttori, componenti che mantengono stabile la tensione di uscita. L'azienda ha utilizzato una speciale lega magnetica che sfrutta lo spazio in modo efficiente operando ad alte frequenze, cento volte superiori rispetto alle soluzioni tradizionali. La lega mantiene eccellenti proprietà magnetiche ad alte frequenze, superando i materiali comparabili.

I chiplet risultanti sono oltre 20 volte più piccoli dei moderni stabilizzatori di tensione, con uno spessore di soli 100 μm, paragonabile a un capello umano. Questo permette il posizionamento vicino ai core del processore. I clienti possono utilizzare più chiplet in base alle esigenze di potenza dei loro chip. PowerLattice promette una riduzione del consumo energetico fino al 50%, anche se alcuni esperti esprimono dubbi, sottolineando la necessità di una gestione dinamica dell'alimentazione in tempo reale per raggiungere tale efficienza, cosa che potrebbe non essere fattibile con la soluzione di PowerLattice.

Attualmente, PowerLattice sta testando l'affidabilità del suo prodotto. I primi clienti riceveranno i chiplet tra circa due anni. Anche Intel sta sviluppando un modulo Fully Integrated Voltage Regulator (FIVR) per risolvere problemi simili. PowerLattice non considera Intel un concorrente diretto, data la diversa approccio e la riluttanza di Intel a offrire le proprie soluzioni ai produttori di chip concorrenti.

Gli esperti sostengono che, fino a 10 anni fa, PowerLattice non avrebbe avuto successo, poiché i fornitori di processori garantivano i loro prodotti solo con i propri moduli di alimentazione. Ad esempio, Qualcomm vendeva i suoi chipset esclusivamente con i chip di gestione dell'alimentazione di sua produzione. Tuttavia, l'approccio eterogeneo sta diventando sempre più comune, consentendo ai clienti di combinare componenti di diverse aziende per ottimizzare i loro sistemi. Anche se fornitori come Intel e Qualcomm potrebbero avere un vantaggio con i grandi clienti, i piccoli sviluppatori di chip e infrastrutture AI potrebbero cercare moduli di gestione dell'alimentazione alternativi, aprendo la strada a innovazioni come quelle di PowerLattice.