瞄准 AI 数据中心功耗难题，新供电芯片让 48 伏转 4.8 伏效率达 96.2%

5 月 21 日消息，集邦咨询今天（5 月 21 日）发布博文，报道称来自加州大学圣迭戈分校的工程团队研发出新型电源转换芯片，有望提升数据中心向 GPU 供电的效率。

现有数据中心通常以 48 伏配电，而 GPU 工作电压往往只有 1 至 5 伏。电压差越大，转换过程越容易出现能量损耗。

数据中心功耗持续上升后，怎么把 48 伏配电高效转换成 GPU 所需的 1 至 5 伏低压，成了电源管理里的关键难题。

研究团队指出，传统方案大多依赖电感等磁性元件，这类设计已经逐渐逼近性能上限，因此想继续压低损耗，难度越来越高。

团队现在给出一种新方案：用压电谐振器替代部分传统磁性器件，做出一款新型 DC-DC buck converter（降压转换器）芯片，研究结果已发表于《Nature Communications》。

团队为了缩小体积并提升效率，团队改用压电谐振器（piezoelectric resonator）传递和存储能量。这类器件通过机械振动工作，理论上有体积更小、能量密度更高、效率更好，也更容易扩大生产等优势。

但早期压电转换器有个老问题：面对大幅度降压时，常常很难同时兼顾高效率和足够的输出能力。

因此团队选择采用混合架构，按特定方式组合压电谐振器和小型商用电容，让电能可以沿多条路径流动，从而减少功率损耗，并分担谐振器负载。

按论文描述，这种设计的重点不只是换掉电感，而是重新安排能量传输路径，尽量避开单一路径承压过大的问题。

实验室测试显示，这款原型芯片已经能把 48 伏降到 4.8 伏，峰值效率达到 96.2%。相比此前压电转换器设计，在芯片尺寸只略有增加的情况下，输出电流提高了约 5 倍。

对数据中心来说，这类改进如果后续能扩大到实际部署，意义在于减少供电损耗，并缓解高功耗 GPU 带来的散热和供电压力。

但这项技术离商用还有距离。研究团队明确表示，它还不能直接替代现有电源转换方案。下一步工作会集中在材料、线路设计和封装工艺上。

附上参考地址

• A hybrid piezoelectric resonator-based DC-DC converter