KI-Beschleuniger entwickeln sich in einem schwindelerregenden Tempo, wobei immer mehr Leistung in ein einziges Gehäuse gepresst wird, aber früher oder später werden die derzeitigen Konstrukteure an eine Wand stoßen, was die Fähigkeiten der externen Spannungssteuerungsschaltungen angeht. Intel - und andere in der Branche - bereiten sich bereits auf den Zeitpunkt vor, an dem sich das Design ändern muss: Externe Spannungsregler werden durch integrierte Modelle ersetzt werden, deren Entwicklung bereits weit fortgeschritten ist. Das Unternehmen wird auf der ISSCC 2026 im kommenden Februar einen interessanten Vortrag halten, aber in der Zwischenzeit gibt es bereits einige Informationen über die Richtung und die Möglichkeiten.
Hintergrundentwicklungen könnten zur Entwicklung integrierter Spannungsreglerschaltungen führen, die GPUs mit bis zu 5000 W Leistung für das KI-Segment ermöglichen könnten. Während dies im Moment wie ein extremes Design erscheint, sagt das Unternehmen, dass es sehr realisierbar ist, zumindest im IVR-Bereich (Integrated Voltage Regulator), und wird auch die fortschrittliche Foveros-B-Verkapselungstechnologie verwenden, um die ersten 5 kW-GPUs bis 2027 zu liefern. Integrierte Spannungsregler werden benötigt, da externe PCB-basierte Instanzen in Bezug auf die Stromdichte und das Einschwingverhalten an ihre Leistungsgrenzen stoßen und mit steigendem Leistungsbedarf auch die Verluste zunehmen, was bei der Versorgung von Multi-kW-Lasten keine ideale Situation darstellt.
Hier bieten integrierte Spannungsregler eine Lösung, da sie innerhalb des Gehäuses in der Nähe des GPU-Chips platziert werden können, was dazu beiträgt, die Länge der Verkabelung zu reduzieren, was wiederum die Verluste verringert. Natürlich wird bereits mit Hochdruck daran gearbeitet, diese Theorie in die Praxis umzusetzen, wobei die Experten von Intel Foundry untersuchen, wie integrierte Spannungsregler, die eine Leistung von mehreren kW bewältigen können, optimal in das Gehäuse integriert werden können. Die ersten konkreten Ergebnisse dieser Arbeit werden für 2027 erwartet, wenn das Unternehmen natürlich in der Lage sein wird, produktionsreife Komponenten anzubieten, was bedeutet, dass das Design für die Erprobung den Kunden schon viel früher zur Verfügung stehen könnte, sogar schon im nächsten Jahr.
In der Zwischenzeit bewegen sich auch andere Branchenakteure in Richtung Multi-kW-GPUs, man denke nur an Nvidias Rubin-GPU, die einen TDP-Rahmen von 2,3 kW für ein High-End-Design haben soll, so dass der Verbrauch auf Rack-Ebene über 250 kW liegen könnte. Neben Intel arbeiten auch andere Unternehmen an der Entwicklung integrierter Spannungsregler. So hat beispielsweise ein Mitglied der TSMC-Lieferkette bereits die Tape-Out-Phase mit einem auf einem Interposer integrierten IVR erreicht, der in CoWoS-L-Gehäusen zum Einsatz kommen könnte, was bedeutet, dass das Konzept als konkrete, greifbare Lösung existiert, aber noch perfektioniert wird.
Natürlich ist die Verwendung von integrierten Spannungsreglern nicht die vollständige Antwort auf das Problem der Verwendung von Multi-kW-GPUs, da die enorme Wärmeentwicklung auf kleinem Raum, die durch die IVRs noch verstärkt wird, da diese während des Betriebs ebenfalls Wärme erzeugen, durch eine Form der effizienten Kühlung gelöst werden muss. Darüber hinaus werden GPUs, die mit extrem hoher Leistung arbeiten, nicht einzeln in einem Serverkonto platziert, sondern in einem Cluster, was bedeutet, dass sich die Kühlungsanforderungen vervielfachen, eine hohe Kühlleistung auf relativ kleinem Raum bereitgestellt werden muss und die Wärmeableitung effizient gesteuert werden muss. Dies könnte der Punkt sein, an dem die Eintauchsysteme endlich ihren Weg in den Mainstream finden - ein Bereich, den das Unternehmen ebenfalls entwickelt.
