加州大学圣迭戈分校的工程团队近日取得一项突破性进展，研发出一款新型电源转换芯片，有望显著提升数据中心向GPU供电的效率。这一创新成果主要针对当前数据中心面临的电源管理难题——如何将48伏配电高效转换为GPU所需的1至5伏低压。
传统数据中心普遍采用48伏配电系统，而GPU的工作电压通常在1至5伏之间。这种电压差导致转换过程中能量损耗较大，尤其是在数据中心功耗持续攀升的背景下，如何降低这种损耗成为关键问题。研究团队指出，现有方案主要依赖电感等磁性元件，但这类设计已接近性能极限，进一步降低损耗的难度越来越大。
为解决这一问题，团队提出了一种新方案：用压电谐振器替代部分传统磁性器件，开发出一款新型DC-DC降压转换器芯片。相关研究成果已发表于《Nature Communications》。压电谐振器通过机械振动工作，理论上具有体积更小、能量密度更高、效率更优以及更易量产等优势。然而，早期压电转换器在大幅降压时，往往难以同时兼顾高效率和足够的输出能力。
针对这一挑战，团队采用混合架构设计，将压电谐振器与小型商用电容按特定方式组合，使电能能够沿多条路径流动。这种设计不仅减少了功率损耗，还分担了谐振器的负载压力。论文强调，这种设计的核心并非简单替换电感，而是重新规划能量传输路径，避免单一路径承受过大压力。
实验室测试结果显示，这款原型芯片成功将48伏电压降至4.8伏，峰值效率达到96.2%。与以往的压电转换器设计相比，在芯片尺寸仅略有增加的情况下，输出电流提升了约5倍。对于数据中心而言，这类改进若能推广至实际应用，将有助于减少供电损耗，并缓解高功耗GPU带来的散热和供电压力。
不过，这项技术距离商业化仍有距离。研究团队明确表示，目前尚无法直接替代现有电源转换方案。下一步工作将聚焦于材料优化、线路设计和封装工艺改进等方面。
