شريحة تجريبية تحقق 96% كفاءة في تحويل الجهد لمراكز البيانات

طور مهندسون في University of California San Diego تصميمًا جديدًا لشريحة إلكترونية لتحسين كيفية تحويل وإدارة الطاقة في وحدات معالجة الرسومات (GPUs) داخل مراكز البيانات.

تعمل الشريحة على تحويل الجهود العالية إلى مستويات منخفضة بكفاءة أعلى، وهو أمر أساسي لتشغيل الأجهزة بأمان وفعالية.

إعادة التفكير في تحويل الطاقة

تقوم الشريحة الجديدة بتحسين أداء محول DC-DC خطوة لأسفل، وهو مكون موجود في معظم الإلكترونيات، يحول الجهد العالي من مصادر الطاقة إلى جهد منخفض يتناسب مع الأجهزة الحساسة.
تواجه المحولات التقليدية صعوبة في كفاءة التحويل عند الفروق الكبيرة بين الجهدين، وغالبًا ما تصل إلى حدودها الفيزيائية، خصوصًا عند استخدام المكونات المغناطيسية.

التحول إلى الرنانات البيزوكهربائية

استعان الفريق بالرنانات البيزوكهربائية، وهي أجهزة صغيرة تخزن وتنقل الطاقة عبر الاهتزازات الميكانيكية.
هذه التقنية يمكن أن توفر محولات أصغر، أكثر كثافة للطاقة، وأكثر كفاءة، وأسهل تصنيعًا على نطاق واسع.

تصميم هجيني واختبارات واعدة

جمع الفريق بين رنان بيزوكهربائي ومكثفات تجارية صغيرة، ما سمح بتحويل الجهود الكبيرة بشكل أكثر فعالية.
في الاختبارات، حوّلت الشريحة 48 فولتًا إلى 4.8 فولت بكفاءة قصوى 96.2%، مع قدرة تيار أكبر أربع مرات من التصاميم السابقة.
يوفر هذا التصميم مسارات متعددة للطاقة ويقلل الهدر ويخفف العبء عن الرنان، مما يزيد الكفاءة وتوصيل الطاقة بحجم صغير نسبيًا.

خطوات نحو الاستخدام الواقعي

رغم أن التكنولوجيا لا تزال في مرحلة مبكرة، يرى الباحثون أنها خطوة مهمة لتجاوز قيود المحولات الحالية. تشمل التطويرات المستقبلية تحسين المواد، التصميم الدائري، والتغليف المناسب للرنانات البيزوكهربائية التي تهتز ولا يمكن لحامها بالطرق التقليدية.