AIアクセラレータ

世界はデータで溢れています – ソリューションはAIです

AIアクセラレータは高性能の大規模並列深層学習（DL）ニューラル・ネットワーク計算機で、機械学習（ML）やDLなどの人工知能（AI）の負荷を効率的に処理するために特別に設計されたものです。AIアプリケーションからの2つの重要な要求が処理速度とスケーラビリティであることを踏まえると、これらのアプリケーションに価値を与えるのは、ほぼ瞬間的に結果を得られるということであり、これを実現するAIアクセラレータは非常に重要な役割を果たします。しかし、ニューラル・ネットワーク・アクティビティはデータ駆動の傾向を強めており、これが最大の課題となっています。標準的なサーバー上でAIアクセラレータを使用することにより、データ・センターは、AIを使って膨大なデータセットの中から意味のあるパターンを拾い上げることを通じて、この課題を解決する足がかりを得ることができます。

アナログ・デバイセズはAI市場に多額の投資をし、48Vおよび12Vシステム用のあらゆるソリューションのポートフォリオを提供しています。アナログ・デバイセズの広範なパワー製品のポートフォリオは、下は2Aから上は1000Aまでのエンドtoエンド・パワー・ソリューションを提供します。そのデータ・センター用パワー・ソリューションは最小のフォーム・ファクタでクラス最高の効率を実現し、業界で最も高い競争力を備えています。

電力を大量に消費するAI：パワー・マネージメントの課題

AIは多くのことを実現しますが、電力効率は例外です。AIの動作中、特に学習時や推論時には、計算のために非常に大きな電力を必要とします。

AIアクセラレータ・カードは、グラフィック処理ユニット（GPU）、マルチコア・スカラ・プロセッサ（CPU）、およびテンソル処理ユニット（TPU）などの空間アクセラレータを使って大負荷の処理を可能にしています。GPUやTPUなどの処理ユニットは並列処理コアを利用することによって極めて高速の計算速度を提供し、これがトレーニングや推論のためのDLを加速し、実現する助けとなっています。しかし同時に、計算とデータ移動のために比較的大きな消費電力を必要とします。これが、AIでプロセッサ利用率が高い理由であり、プロセッサ、特にGPUが大量の電力を消費する理由です。

AIアクセラレータを含むインフラストラクチャを構築する場合、設計者は、給電、熱的条件、フォーム・ファクタなどに関する制約を考慮する必要があります。アナログ・デバイセズでは、高い効率、低い発生熱／消費電力、スケーラブルな電力供給といった重要な利点を組み合わせて、トータル・ソリューションのサイズを最小限に抑えています。また、40%小さい出力容量でクラス最高のトランジェント性能を提供します。

アナログ・デバイセズのパワー・マネージメント製品は、以下のような技術的利点によって差別化を図っています。

  • モノリシック集積化：最適化された電力処理技術がFETとドライバ間の寄生抵抗や寄生インダクタンスを軽減あるいはほぼ除去し、最小限の損失で高いスイッチング速度を実現します。
  • 結合インダクタ技術：アナログ・デバイセズの特許取得技術は、より高い密度、広い帯域幅、高速のトランジェント・ソリューション、50%高い効率を実現し、磁気を1/1.82に抑えます。
  • SilentMOS™技術（Silent Switcher®技術）：デッド・タイムがほぼ0の高速スイッチ。このアーキテクチャは、EMI/EMCの放出を最小限に抑えながら、最大3MHzまでの周波数で高い効率が得られるように設計されています。
  • マルチフェーズ・コントローラと電力段を含む高集積IC：電流および温度センサーを内蔵したスマート電力段（SilentMOS）IC。
  • 先進的なパッケージング：高密度設計でも両面冷却によるクラス最高の熱性能。

 

Chip with a coupled inductor
2相電力段と2個のディスクリート・インダクタを使用するコントローラを結合インダクタによりワンチップ化

パワーを獲得 - 消費電力の大きいAIアクセラレータ用のアナログ・デバイセズ製ソリューション

アナログ・デバイセズは、高性能ハードウェア・アクセラレータの設計を可能にする業界最先端のソリューションを使用して、データ・センターからエッジまでのAIアクセラレータ向けパワー・マネージメント・ソリューションを提供しています。

アナログ・デバイセズのマルチフェーズ電力変換およびポイント・オブ・ロード（PoL）製品は、高い効率と電力密度を実現します。また、電力モニタ製品と精密温度測定製品は、極めて正確な電池残量計測機能と、パワー・マネージメント改善の助けとなる実用的な情報を提供します。アナログ・デバイセズは、様々なAIアクセラレータ・アプリケーション用のDC/DC電力変換ソリューションを提供しています。マルチフェーズ・コントローラおよび組込み電力段ソリューションを使用すれば、AIおよびML ASICやプロセッサの電力に関連する課題を解決する際に、最も厳しい動作条件を満たすことができます。最後に、アナログ・デバイセズのSilent Switcher技術と結合インダクタ技術は、同期整流式降圧コンバータに新たなレベルの性能を提供します。これらの技術を　2MHz以上のスイッチング周波数オプション、高度なパッケージング・ソリューション、高い効率、および超低EMIと組み合わせることによって、コンパクトな低EMIのパワー・ソリューションを実現することができます。

シグナル・チェーン

(1)

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シグナル・チェーン

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