編者按：隨著全球數(shù)字經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)計(jì)算任務(wù)快速爆發(fā)，讓承載云計(jì)算應(yīng)用的各類(lèi)型數(shù)據(jù)中心與私有服務(wù)器對(duì)于數(shù)據(jù)處理的需求與速度更是到達(dá)了前所未有高度，由此出現(xiàn)了各類(lèi)計(jì)算加速芯片與加速硬件，這些又對(duì)其電源供電系統(tǒng)的性能需求提出了更高的要求。
日前，MPS公司推出了聚焦于大電流與多輸出應(yīng)用場(chǎng)景的電源模塊產(chǎn)品，給數(shù)據(jù)中心以及硬件加速卡提供了全新完整的電源解決方案。
傳統(tǒng)的基于CPU的軟件處理和加速，已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足基于人工智能和大數(shù)據(jù)的計(jì)算需求。為了解決數(shù)據(jù)處理的瓶頸問(wèn)題，就出現(xiàn)了很多基于GPU、FPGA，ASIC等加速芯片的加速硬件，用來(lái)增加數(shù)據(jù)處理的帶寬和速度。
看到加速卡市場(chǎng)的巨大潛力，現(xiàn)在各大加速芯片的制造商也推出了各種基于他們自家芯片的硬件加速卡。數(shù)據(jù)中心和云計(jì)算對(duì)于這種加速卡的應(yīng)用越來(lái)越多，那么這種加速卡的越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，也給電源設(shè)計(jì)方案提出了更多的挑戰(zhàn)。
MPS公司大電流模塊產(chǎn)品經(jīng)理?xiàng)詈阍?/p>
加速硬件電源四大趨勢(shì)
為了應(yīng)對(duì)加速硬件對(duì)于電源供電的需求，電源解決方案正在向著高響應(yīng)、高效、集成化、可拓展四個(gè)特征方向創(chuàng)新。MPS公司大電流模塊產(chǎn)品經(jīng)理?xiàng)詈阍敿?xì)解釋了上述四大趨勢(shì)。
1、高響應(yīng)
要從兩個(gè)方面理解“高響應(yīng)”這一特征，首先是指電源的解決方案需要有更高的響應(yīng)速度以適應(yīng)更大的動(dòng)態(tài)跳變，同時(shí)整個(gè)電源的解決方案的開(kāi)發(fā)時(shí)間應(yīng)該能夠滿(mǎn)足企業(yè)需求，以適應(yīng)更短的加速硬件的研發(fā)周期。
2、高效
高效就是指高效率的電源解決方案，以應(yīng)對(duì)更加緊湊的硬件設(shè)計(jì)。
加速卡的設(shè)計(jì)非常緊湊，密度會(huì)越來(lái)越高，就需要電源廠商能夠提供全集成的模塊化設(shè)計(jì)，這種模塊化設(shè)計(jì)需要集成電源管理的芯片、功率管以及電容電阻類(lèi)的被動(dòng)元件，這種高集成化就可以極大程度地減少在客戶(hù)板上的占板面積。
3、集成化
電源解決方案集成化是指要有多路輸出能力，要在同一個(gè)封裝內(nèi)加入多個(gè)輸出，這種多路輸出會(huì)靈活地匹配日趨復(fù)雜、集成度更高的加速芯片。
4、可拓展
可拓展的電源方案可以更靈活搭配多種加速環(huán)境和應(yīng)用。
大數(shù)據(jù)和人工智能是在一個(gè)加速發(fā)展的過(guò)程當(dāng)中，在這一過(guò)程中就會(huì)涌現(xiàn)出一批之前完全沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)的應(yīng)用，所以電源解決方案就需要足夠靈活性，可以迅速地適配之前沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)的新應(yīng)用。
MPS公司的應(yīng)對(duì)之策
面對(duì)加速卡應(yīng)用針對(duì)電源解決方案提出的四大挑戰(zhàn)，MPS公司通過(guò)積極的技術(shù)創(chuàng)新加以應(yīng)對(duì)。MPS公司大電流模塊產(chǎn)品經(jīng)理?xiàng)詈阍敱硎荆?/span>全新的MPS電源模塊聚焦于大電流與多輸出應(yīng)用場(chǎng)景，給數(shù)據(jù)中心以及硬件加速卡提供完整的電源解決方案。
1.、PS獨(dú)特的COT（constant-on-time）以及MCOT(multi-phase constant-on-time) 控制方法，可以實(shí)現(xiàn)大動(dòng)態(tài)負(fù)載下的高速響應(yīng) (Agility)，極大地減少了輸出電容的數(shù)量，減低了客戶(hù)的BOM成本。
以MPM3695-100四模塊并聯(lián)應(yīng)用為例，如圖一所示，對(duì)于12V輸入，0.75V輸出，0A-250A的負(fù)載大動(dòng)態(tài)切換（100A/us），MPS電源模塊可以超快速響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)不超過(guò)+/-3%的輸出電壓偏移。MPS電源模塊的高響應(yīng)速度幫助客戶(hù)完美解決了各類(lèi)加速芯片對(duì)于輸入電壓精度的高要求以及由于計(jì)算負(fù)載切換而產(chǎn)生的大動(dòng)態(tài)電流的矛盾。
2、MPS單晶圓多路輸出的芯片設(shè)計(jì)以及先進(jìn)封裝工藝的應(yīng)用，使MPS電源模塊在提供高效率轉(zhuǎn)換 （Efficient）的同時(shí)還具有高度集成性（Integration），從而減少客戶(hù)占板面積和成本。隨著人工智能在多領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，硬件加速芯片也在片內(nèi)集成了更多的功能單元，如高帶寬內(nèi)存（HBM），數(shù)模轉(zhuǎn)換器（ADC），加速引擎等。更高的加速芯片集成性對(duì)于供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也提出了挑戰(zhàn)。加速芯片中的多個(gè)功能單元需要多路電源輸入，同時(shí)對(duì)于電壓、電流的要求也各不相同。假如使用多個(gè)分立的供電芯片或者模塊供電，會(huì)極大的增加電源部分的占板面積，使原本已經(jīng)非常緊湊的加速硬件設(shè)計(jì)更為困難。為了應(yīng)對(duì)以上挑戰(zhàn)，MPS推出了多種多路輸出電源模塊，采用先進(jìn)封裝技術(shù)集成了多路輸出的功率芯片與被動(dòng)元器件，提供了全集成的模塊解決方案。其中，業(yè)界首款四路電源模塊MPM82504完美地詮釋了這一優(yōu)勢(shì)，如圖2所示，該產(chǎn)品為四路25A電源模塊，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)并聯(lián)兩路，三路，四路，也可以多個(gè)MPM82504模塊并聯(lián)，實(shí)現(xiàn)更靈活的輸出組合。
圖2：MPM82504四路輸出可拓展電源模塊，支持多路并聯(lián)及多模塊并聯(lián)
MPS具有多種全集成多路輸出電源模塊，包括雙路輸出、四路輸出產(chǎn)品，為更多的應(yīng)用提供了完整解決方案。圖3展示MPS多路輸出模塊的規(guī)格，其中雙路輸出模塊MPM3690系列產(chǎn)品有三種輸出規(guī)格可選，它的雙路EN/PG管腳可用作時(shí)序控制。四路輸出模塊MPM81204是一款雙路 12A / 雙路 5A 電源模塊，具有高速動(dòng)態(tài)響應(yīng)，外部元件極其簡(jiǎn)單，非常適合5G 信號(hào)收發(fā)器等應(yīng)用。當(dāng)然還有曾榮獲“年度電源管理/電壓轉(zhuǎn)換器”稱(chēng)號(hào)的MPM54304（首款帶數(shù)字電源管理功能的電源模塊），以及它的升級(jí)款MPM54504-四路5A電源模塊等一系列優(yōu)秀產(chǎn)品。
圖3：MPS多路輸出電源模塊規(guī)格
3、多路可并聯(lián)電源模塊為加速芯片日益增加的電流需求提供了可拓展性（Scalable），為不同場(chǎng)景下多路電源及不同電流的需求提供了單一模塊的解決方案，進(jìn)一步減少了客戶(hù)新產(chǎn)品的研發(fā)成本及時(shí)間，同時(shí)可快速匹配加速芯片廠商對(duì)于不同的加速場(chǎng)景所推出的各類(lèi)芯片。由于各個(gè)芯片對(duì)于供電電流和電壓軌數(shù)量各不相同，加速硬件廠商需要針對(duì)不同的加速芯片重新設(shè)計(jì)電源方案，增加了產(chǎn)品研發(fā)時(shí)間和成本。為了實(shí)現(xiàn)加速硬件對(duì)于不同加速芯片供電方案的快速設(shè)計(jì)，MPS推出了多款可拓展的電源模塊。這樣，加速硬件設(shè)計(jì)師就可以重復(fù)使用單一電源模塊的設(shè)計(jì)，通過(guò)并聯(lián)電源模塊的多個(gè)輸出或并聯(lián)多個(gè)模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)輸出電流的拓展。以MPM3695-100 為例，該產(chǎn)品可以由單模塊100A輸出擴(kuò)展為：雙模塊200A，3模塊300A， 最多8模塊并聯(lián)800A輸出等供電方案，以支持更廣泛的系統(tǒng)要求。圖3展示了該模塊在8模塊并聯(lián)的應(yīng)用。
圖4：MPM3695-100 8模塊并聯(lián)800A解決方案
在應(yīng)對(duì)云計(jì)算與硬件加速對(duì)供電系統(tǒng)提出的四個(gè)趨勢(shì)上，MPS電源模塊優(yōu)勢(shì)獨(dú)特，可以幫助客戶(hù)成功、快速地開(kāi)發(fā)高集成性、可擴(kuò)展、高效率的解決方案。作為一家全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體供應(yīng)商，MPS憑借敏銳的洞察力和豐厚的經(jīng)驗(yàn)可以滿(mǎn)足云計(jì)算硬件加速客戶(hù)的嚴(yán)格要求，提供的電源模塊方案可以全面覆蓋電壓與電流范圍。
