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EON
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maggio
2015
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Come accade nel settore
dell’elaborazione mobile, an-
che per i server e per le altre
apparecchiature che compon-
gono le attuali infrastrutture,
caratterizzate da una mag-
giore potenza di elaborazione
e realizzate con componenti
che sfruttano tecnologie di
processo sub-micrometriche,
iniziano a manifestarsi proble-
mi non indifferenti per quel che
riguarda la conversione della
potenza, rendendo quindi più
difficoltoso il conseguimento
di maggiori livelli di efficienza.
I semiconduttori usati per la
realizzazione di questi sistemi
– processori, FPGA, ASIC e
memorie – richiedono tensioni
più basse e correnti più alte. In
presenza di potenze di elab-
orazione superiori è neces-
sario operare con tensioni di
valore inferiore e caratteriz-
zate da tolleranze più severe.
In uno scenario di questo tipo,
un aumento dell’efficienza
anche dell’1% permette di ot-
tenere risparmi significativi.
Questo è il motivo per cui sono
state investite notevoli risorse
nel settore della gestione
della potenza con l’obiettivo
di aumentare il più possibile
l’efficienza all’interno del siste-
ma. Per migliorare le presta-
zioni in presenza di transitori
di carico sono state sviluppate
avanzate tecnologie di con-
versione dc/dc, mentre, grazie
alla modulazione multi-fase, è
stato possibile conferire quel
grado di “intelligenza” neces-
saria a garantire un incremen-
to dell’efficienza.
In questo articolo sono state
descritte alcune applicazioni
per le quali i costi della scarsa
efficienza energetica sono ab-
bastanza semplici da quan-
tificare. Esistono comunque
numerosissime altre applica-
zioni dove i benefici legati a un
aumento dell’efficienza sono
altrettanto ovvie. Nel caso
delle applicazioni della tecno-
logia IoT (Internet of Things),
l’efficienza energetica è uno
dei requisiti chiave per con-
sentirne l’adozione su larga
scala: i sensori embedded, ad
esempio, in alcuni casi devono
poter operare per decenni sen-
za ricorrere alla sostituzione
della batteria. Nel settore degli
elettromestici molte volte è la
modalità di utilizzo dell’energia
ad avere un peso rilevante nel-
la decisione di acquisto men-
tre in quello automobilistico i
veicoli elettrici e ibridi stanno
avendo un ruolo fondamenta-
le nello sviluppo di innovative
tecnologie nel campo delle
batterie e delle soluzioni per
la gestione della potenza. Dal
punto di vista di Intersil, l’inte-
grazione di funzionalità capaci
di garantire miglioramenti sia
incrementali sia radicali di effi-
cienza, grazie ai quali gli utenti
possono conseguire o addirit-
tura superare i loro obiettivi, è
l’elemento guida dell’industria
dei semiconduttori. Ciò crea
spazio per lo sviluppo di nuove
caratteristiche e funzioni che
permetteranno agli utenti di
vivere sempre più in sinergia
con i loro dispositivi elettronici.
Anche quando verrà a man-
care l’elettricità.
ad esempio ISL98611, una
soluzione per la gestione della
potenza che integra le funzioni
di driver per LED e di alimen-
tazione del display in un uni-
co chip, assicurano sensibili
risparmi in termini di consumo
della batteria. Un incremento
dell’efficienza energetica di
oltre cinque punti percentuali
(dall’85 al 90%) si traduce in
un aumento di un’ora della
durata della carica di una bat-
teria. L’integrazione di queste
funzioni, oltre a incrementare
l’autonomia della batteria,
consente di aumentare unifor-
mità e luminosità del display,
con l’aggiunta di funzioni quali
la variazione della luminosità
di tipo ibrido per eliminare il
problema dello scostamento
del colore (color shift) dei LED
bianchi in presenza di correnti
di ridotta intensità che invece
si verifica utilizzando la vari-
azione della luminosità in DC.
Oltre al display, nuove funzion-
alità come la carica rapida e
l’avviamento veloce richiedo-
no l’adozione di strategie più
efficaci per la gestione della
potenza. Le notifiche “push”
(ovvero il sistema di avviso
che indica una nuova app o,
più in generale, una modifica
all’interno di una app), la pro-
liferazione di tecnologie radio
e la necessità di utilizzare un
numero sempre maggiore di
applicazione concorrono si-
curamente a un più rapido
esaurimento della batteria.
Mentre è ipotizzabile che i
progressi nel campo delle bat-
terie inizieranno a dare i primi
frutti tra non meno di tre anni,
la capacità dei produttori di cir-
cuiti integrati di ottenere anche
piccoli incrementi di efficienza
per gli elementi più critici del
sistema può garantire guadag-
ni di notevole entità.
Il problema
dei data center
Quelli mobili, in ogni caso,
non sono i soli dispositivi per
i quali la potenza ha assunto
un ruolo critico. Nella realizza-
zione di data center di grandi
dimensioni e di altre infrastrut-
ture che devono supportare
la trasmissione e la memo-
rizzazione di voce, video e
dati, un’elevata efficienza nel
processo di conversione della
potenza è indispensabile per
ridurre i consumi di energia e
la dissipazione di calore.
Il consumo di energia dei
data server, per esempio, è
cresciuto in maniera esponen-
ziale. Un report sull’argomento
pubblicato quando i data cen-
ter erano molto meno diffusi
di quanto lo siano oggi aveva
evidenziato che l’utilizzo di
elettricità aggregato nei data
center era duplicato (da 70 a
140 kWh/anno) nel periodo
compreso tra il 2000 e il 2005.
Dal 2005 al 2010 questo dato
era aumentato ancora in misu-
ra superiore al 50%: il risultato
dimostra che i miglioramenti
apportati in termini di effi-
cienza avevano incominciato
ad avere un certo impatto sul
tasso di crescita dei consumi.
Si calcola che l’elettricità uti-
lizzata dai data center per le
apparecchiature, il raffred-
damento e la distribuzione
della potenza ha rappresenta
all’incirca l’1,3% del consumo
di energia su scala mondiale
nel 2010.
Senza dimenticare che ques-
ti sistemi sono realizzati in
modo da garantire densità di
potenza sempre più elevate.
T
ecnologie
Mouser aggiorna il sito tecnologico
Oshw
Mouser Electronics
ha aggiornato il
proprio portale tecnologico, l’Open
Source Hardware (Oshw), per offri-
re agli sviluppatori tutte le risorse
necessarie per conoscere le ultime
novità disponibili e le soluzioni har-
dware open source tra i prodotti de-
dicati disponibili da Mouser.
Nella sua nuova versione, il sito
(disponibile all’indirizzo mouser.
com), riduce il tempo trascorso se-
lezionando le migliori schede Oshw
mediante il Product Selector, co-
stantemente aggiornato e potenzia-
to. Possono essere selezionati ben
30 parametri differenti tra cui tipo
di processore e la velocità, capacità
di memoria e di espansione, le reti
wireless e cablate, opzioni di inter-
faccia utente, connettività video e
altro ancora. Online è poi disponibi-
le documentazione tecnica comple-
ta così come il software a supporto
di ogni scheda è disponibile per il
download veloce e diretto.
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