算力似乎是現(xiàn)在這個(gè)時(shí)代不可不談的一個(gè)問(wèn)題，當(dāng)一切都圍繞數(shù)據(jù)進(jìn)行之時(shí)，處理速度就是占領(lǐng)市場(chǎng)的一把利劍。機(jī)器學(xué)習(xí)、圖像識(shí)別、信號(hào)處理、仿真引擎應(yīng)用規(guī)模愈來(lái)愈大的現(xiàn)如今，傳統(tǒng)的CPU已無(wú)法滿(mǎn)足超大數(shù)據(jù)處理的需求，并行計(jì)算應(yīng)運(yùn)而生。

　　算力巨頭紛紛“拼殺”數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)，押注GPU、FPGA、ASIC等加速芯片，作用在計(jì)算加速、存儲(chǔ)加速、通訊加速。巨頭上演“三英戰(zhàn)呂布”，也為數(shù)據(jù)中心加速市場(chǎng)提供了增長(zhǎng)基礎(chǔ)，硬件加速需求增強(qiáng)的背后是龐大的硬件電源需求。

　　怎樣的加速硬件電源方案才能追趕上加速市場(chǎng)的增速？日前，MPS大電流模塊產(chǎn)品經(jīng)理?xiàng)詈銥橛浾呓馕隽思铀儆布娫捶桨傅内厔?shì)，與此同時(shí)介紹了MPS針對(duì)這一應(yīng)用的相關(guān)新品。

　　加速硬件電源的四大趨勢(shì)

　　“對(duì)于這種加速硬件對(duì)于電源方案的趨勢(shì)，我們總結(jié)成為： 迅捷、高效、集成化、可拓展”，楊恒將加速硬件電源方案的未來(lái)發(fā)展總結(jié)為這四種趨勢(shì)。

　　迅捷代表著加速電源需要有更高的響應(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)速度應(yīng)該適應(yīng)更短的研發(fā)周期。

　　高效代表著加速電源需要提供超高效率，以應(yīng)對(duì)更加緊湊的硬件設(shè)計(jì)。因?yàn)榧铀倏ǖ脑O(shè)計(jì)非常緊湊，其密度會(huì)越來(lái)越高。

　　集成化代表著加速電源需要提供全集成的模塊化的設(shè)計(jì)，以減少占板面積。另外，集成化還體現(xiàn)在多路輸出電源中，多路輸出電源模塊靈活匹配日趨復(fù)雜，需要集成度更高的加速芯片

　　可拓展代表著加速電源需要更靈活搭配多種加速環(huán)境和應(yīng)用，這是因?yàn)榇髷?shù)據(jù)和人工智能在加速發(fā)展過(guò)程中，期間會(huì)涌現(xiàn)一批此前完全沒(méi)有的應(yīng)用，所以擁有這種特性即可迅速適配全新的應(yīng)用。

　　加速芯片供電架構(gòu)愈發(fā)復(fù)雜

　　在加速硬件的不斷革新之下，加速芯片的供電架構(gòu)也日趨復(fù)雜。楊恒表示，由于加速硬件在人工智能和大數(shù)據(jù)領(lǐng)域應(yīng)用越來(lái)越廣泛，所以各大加速芯片廠(chǎng)家也紛紛采用更先進(jìn)的工藝推出集成度更高的加速芯片。

　　“以FPGA為例，幾年前看到的FPGA的工藝制程是28nm，之后迅速推廣到了16nm，現(xiàn)在最新一代針對(duì)加速核心市場(chǎng)的加速卡已采用最先進(jìn)的7nm制程”，他表示，更先進(jìn)的制程可使其在同樣尺寸內(nèi)加入更多的邏輯單元，同時(shí)由于加入了更多的邏輯單元，芯片的整體功率也越來(lái)越大。由于更先進(jìn)制程的使用，對(duì)于核電壓的要求越來(lái)越低。

　　“由于加速芯片廠(chǎng)商為了提供更復(fù)雜功能的加速芯片，提供更完善的功能，F(xiàn)PGA內(nèi)部也集成了更多的功能單元，除加速邏輯單元以外，還會(huì)集成ARM處理器、DSP等，加入專(zhuān)門(mén)優(yōu)化過(guò)的加速引擎”，他認(rèn)為，越來(lái)越高度化的集成會(huì)造成針對(duì)加速芯片的電源解決方案越來(lái)越復(fù)雜，方案需要不同電壓、不同路的多路輸入，這種情況下電壓軌會(huì)越來(lái)越多。

　　“為應(yīng)對(duì)不同的加速應(yīng)用，同一個(gè)系列下的芯片會(huì)針對(duì)不同應(yīng)用做出不同的優(yōu)化，這種優(yōu)化就會(huì)造成加速芯片的電壓軌和輸入的電流各不相同。即便是同一款加速芯片，在不同應(yīng)用場(chǎng)合使用到的內(nèi)部的邏輯資源也是不同的”，他強(qiáng)調(diào)，隨著應(yīng)用的不同，電源解決方案的電壓軌數(shù)量和電流也是各不相同的。

　　另外，加速芯片的供電架構(gòu)還有一個(gè)趨勢(shì)便是大動(dòng)態(tài)，這種大動(dòng)態(tài)是隨著應(yīng)用調(diào)用相關(guān)資源。

　　MPS方案具備的優(yōu)勢(shì)

　　楊恒為記者舉例了一個(gè)典型的加速芯片對(duì)于輸入電流和輸入電壓的要求和波形。典型的輸入電壓為0.72V，需要的滿(mǎn)載電流是180A。為滿(mǎn)足應(yīng)用環(huán)境中資源調(diào)用，就要求負(fù)載跳變達(dá)到0A-100A，這是一個(gè)很大的動(dòng)態(tài)。與此同時(shí)，di/dt（上升沿）也會(huì)達(dá)到非?？斓乃俾?，假如迅速?gòu)馁Y源中增加邏輯門(mén)的調(diào)用，電壓轉(zhuǎn)換速率就會(huì)非?？欤栽斐闪薋PGA核供電對(duì)大動(dòng)態(tài)的要求。

　　因此，在對(duì)大動(dòng)態(tài)電流要求如此嚴(yán)苛的背景下，輸出電壓不能出現(xiàn)太大的波動(dòng)，典型的峰峰值應(yīng)要求的控制在<+/-3%之間。為了滿(mǎn)足這種要求，MPS的COT控制架構(gòu)是極具優(yōu)勢(shì)的，在這種多相并聯(lián)的應(yīng)用下MPS使用的是多相的COT，可在大動(dòng)態(tài)環(huán)境下實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)頻率。

　　不同加速應(yīng)用越來(lái)越多的出現(xiàn)，實(shí)際上加速卡是基于應(yīng)用來(lái)優(yōu)化和設(shè)計(jì)的，假如加速卡廠(chǎng)家不能及時(shí)推出新的設(shè)計(jì)，就有可能錯(cuò)過(guò)某一個(gè)應(yīng)用，這就對(duì)加速卡廠(chǎng)商研發(fā)時(shí)間提出了非常高的要求。

　　傳統(tǒng)分立電源解決方案要從選型和采購(gòu)開(kāi)始，挑選各種器件，根據(jù)不同的電感/電容選擇合適的環(huán)路補(bǔ)償，這些都是非常耗時(shí)的。原理圖和布局設(shè)計(jì)也是比較復(fù)雜，這種較為復(fù)雜的流程下，就有風(fēng)險(xiǎn)的可能，出現(xiàn)多次制板的驗(yàn)證。

　　楊恒表示，MPS的電源模塊解決方案能夠極大地縮短加速硬件的開(kāi)發(fā)周期，這種方案可以實(shí)現(xiàn)1周內(nèi)完成選型和采購(gòu)，2周內(nèi)完成原理圖和PCB布線(xiàn)，之后即可直接制板和組裝。這是因?yàn)镸PS的電源模塊進(jìn)行了高度的集成和優(yōu)化，客戶(hù)上板后無(wú)需再做額外選型和采購(gòu)，極大簡(jiǎn)化了原理圖和PCB 布線(xiàn)。對(duì)于加速?gòu)S商來(lái)講這些優(yōu)勢(shì)是非常重要的，賦能廠(chǎng)商應(yīng)對(duì)新加速應(yīng)用的環(huán)境。

　　一口氣發(fā)布6款單路和四路新品

　　在新產(chǎn)品方面，楊恒首先展示了其MPM3695-100大電流可擴(kuò)展模塊，并介紹了這款產(chǎn)品是如何應(yīng)對(duì)加速硬件的挑戰(zhàn)的。

　　MPM3695-100支持4V-16V 輸入，0.5V-3.3V 輸出，支持最大100A的輸出電流。這款產(chǎn)品將功率控制IC、電感電阻被動(dòng)元件等一切全部集成在15x30mmBGA的封裝之中，對(duì)于外部元件的要求是非常簡(jiǎn)潔的，基本上只需要輸入和輸出電容。與分立方案相比可以最多降低70%的占板面積。因?yàn)楦叨燃苫a(chǎn)品還是一個(gè)數(shù)字模塊，具有數(shù)字可編程功能和MTP，客戶(hù)可以去優(yōu)化其配置，之后MPS可以提供提前編好的模塊再出貨給客戶(hù)。

　　MPM3695-100在典型的12V輸入1V輸出下，能夠最高效率可以達(dá)到90%，同時(shí)還可通過(guò)簡(jiǎn)單的信號(hào)線(xiàn)互聯(lián)，從一個(gè)100A的解決方案拓展到800A，這對(duì)于加速卡應(yīng)用來(lái)講是非常友好的。

　　MPM3695-100基于Constant‐on‐Time技術(shù)，擁有超高速動(dòng)態(tài)響應(yīng)。在動(dòng)態(tài)的時(shí)候可以針對(duì)時(shí)鐘頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)，可以極大地增加產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，減少輸出電容的尺寸和數(shù)量。通過(guò)測(cè)試兩個(gè)3695-100模塊并聯(lián)的demo板，產(chǎn)品可以很快響應(yīng)輸出電流動(dòng)態(tài)，同時(shí)能夠保證輸出電壓不超過(guò)+/-3%的偏移。

　　楊恒展示了分立方案和MPM3695-100在應(yīng)用上的示例圖，可以看出典型的100A分立方案，使用控制器+DrMOS，因?yàn)?00A需要4顆DrMOS，每顆DrMOS都需要很復(fù)雜的外部元件。另外，控制器本身需要比較復(fù)雜的外部元件。

　　相比起來(lái)，MPM3695-100可以極大地簡(jiǎn)化外部電路的設(shè)計(jì)，基本 只需要一個(gè)分壓電阻、輸入和輸出電容，就可以做到100A的解決方案。

　　從PCB布板角度來(lái)看，MPM3695-100的典型的Layout采用BGA封裝的，其輸入的BGA焊球和輸出的BGA焊球位置都是比較優(yōu)化的，信號(hào)線(xiàn)的位置均放在其旁邊。這種情況下，可以非常簡(jiǎn)單地?cái)U(kuò)展到800A的解決方案，使用8顆 MPM3695-100的模塊即可輕松構(gòu)建800A解決方案。

　　從高集成性上來(lái)講，MPM3695-100可以集成所有電源解決方案需要的元器件，能夠極大改善客戶(hù)電源解決方案在板尺寸的問(wèn)題。另外，多路集成的電源模塊可以非常靈活地匹配各種不同的加速芯片應(yīng)用，極大地減少電源解決方案在加速硬件板卡的占板面積。

　　除了單路大電流可擴(kuò)展產(chǎn)品，MPS還推出的業(yè)界首款四路25A可拓展電源模塊MPM82504，其支持4V-16V 輸入，0.5V-3.3V 輸出。這款產(chǎn)品的最大優(yōu)勢(shì)就是提供了四路25A輸出電流，并且四路之間或模塊之間能夠任意并聯(lián)，這種靈活的解決方案非常適應(yīng)高速發(fā)展的加速卡應(yīng)用的環(huán)境。值得一提的是，這款產(chǎn)品也可以通過(guò)片間并聯(lián)來(lái)達(dá)到和MPM3695-100一樣的最多800A的輸出電流。

　　楊恒表示，因?yàn)槎嗦份敵鲈诩铀倏☉?yīng)用場(chǎng)景非常有優(yōu)勢(shì)，同時(shí)看到客戶(hù)的接受度也是非常高的，因此一口氣推出多款電源模塊新品。

　　在多路輸出的電源模塊的系列當(dāng)中，MPS分為雙路輸出和四路輸出，雙路輸出方面曾推出3690-20A、3690-30A和3690-50A三款產(chǎn)品，三款產(chǎn)品是Pin-to-Pin的，分別提供了雙路13A、雙路18A和雙路25A的輸出能力。而MPS針對(duì)雙路電源模塊會(huì)同時(shí)發(fā)布對(duì)應(yīng)的一個(gè)單路產(chǎn)品，具體而言本次發(fā)布了26A的MPM3690-30B和50A的MPM3690-50B新產(chǎn)品。

　　四路輸出電源模塊新品方面，則是電流從低到高分別為四路5A的MPM54504，雙路12A+雙路5A的MPM81204，4路25A的MPM82504，這三款新產(chǎn)品均搭載了MPS的特有COT控制模式，均具有高度集成化和超高的效率，非常適用于加速核心供電。