用直接到封装电源解决最后一英寸问题

日期:2017-12-26

 
三种不同但有联系的应用正推动着更高性能计算体系结构需求。人工智能、机器学习和大数据挖掘需要大量的处理能力,这就促使采用高度并行的处理元件。这些架构可以基于CPU、DSP或FPGA,也可以是两个或更多的组合。为简单起见,Vicor将这些新复杂类型的处理器架构定义为XPU。
这种规模的数字运算对电力供应提出了很大的要求。目前,很多能源被浪费了,这几乎达到了目前数据中心可以容忍的最高性能计算设备量。但是,由于数据中心今年使用了世界上近3%的电力,所以有更大的动力来提高效率。将来,将在本地完成更多高性能计算。例如,汽车自动驾驶应用将意味着每辆车都包含自己的XPU驱动的超级计算机,它能从相同的源动力实现电源效率的关键要求。
设计师面临的主要挑战之一是在电路板的最后一寸有效地获得电力,从稳压器到XPU。低效的电力输送可以扼杀XPU性能。如果电流是有限的,XPU会减慢其工作频率来处理新的功率水平。电力输送系统本身也会产生问题。多电路走线需要在不引入寄生电容和电感的情况下来设计,这需要时间。设计还需要很多XPU引脚——在某些场合多达900个。这些问题只会放大XPU电流需求的增加。
Vicor MCM-MCD芯片组以48 V为XPU提供电力,这意味着它提供的功率比现有解决方案有小得多的电流,它在交付给XPU前降低了PCB电压。由于较低的电流要求,提供电源需要的XPU引脚的数量也下降到20个引脚,意义是大大简化了电路的设计。较低的电流传递也等于降低了损耗。然后MCM芯片倍增内部电流,并直接提供电力给需要它的XPU。
 

 
在过去十年中,Vicor开创了一种分解功率架构一揽子解决方案,可以直接对IC封装提供电源。随着时间的推移,这个利基解决方案已得到改进,现在公司已经满足了基于XPU系统的功率。解决方案采用Vicor的MCM-MCD芯片组形式,一个两段系统与模块电流驱动(MCD)位于主板上,用来驱动和控制一个或多个模块电流倍增器(“MCM”),它集成的XPU封装里面。Vicor展示的解决方案用一个MCD控制两个MCDS,提供320A连续电流给XPU,并具有640A峰值电流能力。

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