UC San Diego, 압전 칩으로 데이터센터 전력 변환 효율 96% 달성

UC San Diego 연구팀이 압전 소자를 활용한 새로운 전력 변환 칩을 개발했다. 48V를 4.8V로 변환하는 과정에서 96.2%의 효율을 기록했는데, 이는 기존 방식의 한계를 크게 뛰어넘는 수치다.

GPU가 필요로 하는 전압은 데이터센터에 공급되는 전압보다 훨씬 낮다. 이 전압 차이를 줄여주는 것이 전압 변환기(VRM)인데, 기존 방식은 자기장 기반의 인덕터를 사용한다. 문제는 AI 워크로드가 요구하는 전력이 급격히 늘면서, 이 전통적인 방식이 효율과 발열 면에서 병목이 되고 있다는 점이다.

연구를 이끈 Patrick Mercier 교수팀(제1저자 Jae-Young Ko 박사과정)은 자기장 대신 기계적 진동으로 에너지를 저장·전달하는 압전 소자를 전력 변환에 적용했다. 핵심은 압전 공진기와 기존 회로를 결합한 하이브리드 설계로, 기존 압전 방식 대비 약 4배 높은 출력 전류를 달성했다.

이 연구 결과는 Nature Communications에 게재되었다. 논문 제목은 "A hybrid piezoelectric resonator-based DC-DC converter"다.

물론 아직 프로토타입 단계다. 상용화까지는 소재 개선, 회로 최적화, 패키징 기술 개발 등의 과제가 남아 있다. 하지만 AI 데이터센터의 전력 소비가 미국 전체 전력의 4.4%에 달하는 상황에서, 전력 변환 단계의 효율 개선은 파급효과가 매우 크다.

한국은 삼성전자, SK하이닉스 등 반도체 기업이 AI 데이터센터 부품 시장에 깊이 관여하고 있다. 전력 관리 IC(PMIC) 시장에서도 삼성전기, LX세미콘 등이 활동 중이므로, 압전 기반 전력 변환 기술이 상용화 단계에 들어서면 국내 기업에게도 새로운 기회가 될 수 있다.

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출처 및 참고 자료

• This new chip could slash data center energy waste — ScienceDaily, 2026-04-09
• New Chip Design Could Boost Efficiency of Power Management in Data Centers — UC San Diego Today, 2026-04-09
• UCSD: New Chip Design for Data Centers — HPCwire, 2026-04-09

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