ENG: Engineers at the University of California San Diego have designed a new chip that could improve the energy efficiency of data centers by changing the way power is delivered to GPUs. The chip addresses a central problem in modern computing systems: converting the 48 volts commonly distributed in data centers into the much lower voltages needed by GPUs, usually between 1 and 5 volts. Since data centers consume large amounts of electricity, improving this conversion process can help reduce energy loss, lower heat production, and support more compact computing hardware.
The research focuses on DC-DC step-down converters, which reduce voltage before it reaches sensitive electronic components. Conventional converters usually rely on magnetic components such as inductors, but these components are becoming difficult to scale as power demands increase. The UC San Diego team explored piezoelectric resonators as an alternative. These devices store and transfer energy through mechanical vibration rather than magnetic fields. This approach can offer smaller size, higher energy density, and improved efficiency, although previous piezoelectric converter designs had difficulty maintaining strong performance when large voltage drops were required.
To overcome these limitations, the researchers developed a hybrid circuit that combines a piezoelectric resonator with small commercial capacitors arranged in a specific configuration. The prototype chip was tested in laboratory conditions similar to those used in data centers and successfully converted 48 volts down to 4.8 volts. It reached a peak efficiency of 96.2 percent and delivered about four times more output current than earlier piezoelectric-based designs. The results show that this technology is promising, although further work is needed on materials, circuit design, and packaging before it can be widely used in data center systems.
RO: Inginerii de la Universitatea California San Diego au creat un nou tip de cip care ar putea ajuta centrele de date să consume mai puțină energie. Acesta îmbunătățește modul în care energia electrică este transmisă către procesoarele grafice, folosite intens în calculul modern. În centrele de date, energia este distribuită de obicei la 48 de volți, însă procesoarele grafice au nevoie de tensiuni mult mai mici, între 1 și 5 volți. De aceea, conversia eficientă a tensiunii este foarte importantă pentru reducerea pierderilor de energie și a căldurii produse.
Cercetarea pornește de la limitele convertoarelor clasice DC-DC, folosite pentru a reduce tensiunea înainte ca aceasta să ajungă la componentele electronice. Aceste convertoare se bazează, în general, pe inductoare, adică pe componente magnetice care au fost îmbunătățite mult în timp, dar care se apropie de limitele lor practice. Echipa de cercetare a propus o soluție diferită, bazată pe rezonatoare piezoelectrice. Acestea transferă energia prin vibrații mecanice, nu prin câmpuri magnetice, ceea ce le poate face mai compacte, mai eficiente și mai ușor de produs la scară mare.
Pentru a testa această idee, cercetătorii au realizat un circuit hibrid care combină un rezonator piezoelectric cu mai mulți condensatori mici, disponibili comercial. Prototipul a fost testat în laborator și a reușit să transforme tensiunea de la 48 de volți la 4,8 volți, obținând o eficiență maximă de 96,2%. În plus, cipul a furnizat de aproximativ patru ori mai mult curent decât versiunile piezoelectrice anterioare. Deși tehnologia nu este încă pregătită pentru utilizare pe scară largă, rezultatele arată că ea poate deveni o alternativă importantă pentru alimentarea mai eficientă a GPU-urilor în centrele de date.
Source (SciTechDaily, “This New Chip Could Make GPUs Far More Efficient”, 07.05.2026)
Paper: Ko, J.Y., Liu, W.C.B. and Mercier, P.P., 2026. A hybrid piezoelectric resonator-based DC-DC converter. Nature Communications.
