MPS 電源模塊如何聚焦于大電流與多輸出應(yīng)用場(chǎng)景

近年來，人工智能與大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新和發(fā)展速度驚人。5G 通信技術(shù)的迅速普及，更是為萬物互聯(lián)與智能世界奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。承載云計(jì)算應(yīng)用的各類型數(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。為了滿足未來智能世界對(duì)于計(jì)算加速的需求，各大廠商分別推出了基于GPU(圖形處理器)，F(xiàn)PGA(可編程邏輯門陣列)，以及 ASIC(專有集成電路)芯片的硬件加速系統(tǒng)。在此背景下，各類計(jì)算加速芯片與加速硬件對(duì)其供電系統(tǒng)的性能需求也不斷升級(jí)，越來越需要 Agility (高響應(yīng))，Efficient (高效率)，Integration (集成化)， Scalable (可拓展) 的電源產(chǎn)品。MPS 的電源模塊解決方案直擊云計(jì)算加速供電系統(tǒng)的痛點(diǎn)，完美契合四大發(fā)展趨勢(shì)。

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，直指四大需求：

? 首先，MPS 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+/-3%的輸出電壓偏移。MPS 電源模塊的高響應(yīng)速度幫助客戶完美解決了各類加速芯片對(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。

圖 1：MPM3695-100 四模塊并聯(lián)大動(dòng)態(tài)響應(yīng)

(VIN=12V; VOUT=0.75V; 100A/us 切換速率;0A-250A 動(dòng)態(tài)切換)

? 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

? 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)，通過并聯(lián)電源模塊的多個(gè)輸出或并聯(lián)多個(gè)模塊來實(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，可以幫助客戶成功、快速地開發(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)可以滿足云計(jì)算硬件加速客戶的嚴(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。