Maury Wood, vicepresidente de Marketing Estratégico en Vicor Corporation nos explica la urgente necesidad de cambiar a una nueva alternativa de alto rendimiento para la regulación de voltaje con arquitecturas de potencia de 48 V.
A cierto nivel de abstracción, los procesadores modernos de IA simplemente intercambian billones de bytes de datos por segundo con otros procesadores de sistemas de IA (normalmente CPUs), procesadores de red y dispositivos de memoria, realizan cuatrillones de operaciones vectoriales paralelas por segundo y disipan térmicamente entre dos y tres mil vatios de forma continua, las 24 horas del día, todos los días del año.
Desde esa perspectiva, los procesadores de IA son los calentadores eléctricos más caros del mundo.
De hecho, una única GPU de IA contemporánea más un acelerador de memoria de elevado ancho de banda (HBM) disipa continuamente la misma cantidad de calor que un secador profesional tipo salón.
Los ingenieros de sistemas de potencia con IA están hiper centrados en suministrar eficientemente la energía eléctrica necesaria mientras reducen la disipación térmica causada por suministrar suficiente potencia a estos enormes motores de cálculo.
El reciente cambio a una alimentación de rack basado en centros de datos de 800 VDC está ganando impulso como el próximo paso de la industria de infraestructuras de IA, tras el paso de redes de entrega de energía (PDN) de 12 V a PDNs más eficientes.
¿Nos estamos equivocando?
Sin embargo, los desafíos con la densidad de corriente y la ganancia de corriente en el regulador de tensión en el punto de carga están llevando a la industria a ir en la dirección equivocada.
Este cambio de las PDN eficientes de 48 V y de vuelta a las PDN de 6 V y 2 V requiere la gestión de enormes e innecesarias pérdidas de potencia térmica.
Un procesador de IA de última generación (Figura 1) con una potencia térmica de diseño (TDP) de 3 kW requiere una corriente térmica de diseño (TDC) de 5.000 amperios a 0,6 Vcc.
Cabe señalar que los procesadores de IA pueden tener docenas de carriles de suministro con diferentes demandas de entrega de voltaje y corriente, por lo que la modelización en este artículo se simplifica para mayor claridad.
Se asume que las dimensiones del encapsulado para este ejemplo de procesador de IA basado en chiplets son de unos 55 por 74 mm, o unos 4.070 mm2.
Esto da una densidad de potencia a nivel de encapsulado (normalmente CoWoS o EMIB) de unos 740 mW/mm2 y una densidad de corriente de aproximadamente 1,23 A/mm2, apoyando la idea de estos procesadores como calentadores potentes que requieren refrigeración líquida directa al chip para operar de forma continua y fiable durante años.
