MPS 全集成電源模塊為云計算助力

2021-05-21 來源：中電網

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近年來，人工智能與大數據產業的創新和發展速度驚人。5G通信技術的迅速普及，更是為萬物互聯與智能世界奠定了堅實的基礎。承載云計算應用的各類型數據中心與私有服務器對于數據處理的需求與速度更是到達了前所未有高度。為了滿足未來智能世界對于計算加速的需求，各大廠商分別推出了基于GPU（圖形處理器），FPGA（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。在此背景下，各類計算加速芯片與加速硬件對其供電系統的性能需求也不斷升級，越來越需要Agility（高響應），Efficient (高效率)，Integration (集成化)，Scalable (可拓展) 的電源產品。MPS的電源模塊解決方案直擊云計算加速供電系統的痛點，完美契合四大發展趨勢。

MPS電源模塊聚焦于大電流與多輸出應用場景，給數據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獨特的COT（constant-on-time）以及MCOT(multi-phase constant-on-time) 控制方法，可以實現大動態負載下的高速響應(Agility)，極大地減少了輸出電容的數量，減低了客戶的BOM成本。以MPM3695-100四模塊并聯應用為例，如圖一所示，對于12V輸入，0.75V輸出，0A-250A的負載大動態切換（100A/us），MPS電源模塊可以超快速響應，實現不超過+/-3%的輸出電壓偏移。MPS電源模塊的高響應速度幫助客戶完美解決了各類加速芯片對于輸入電壓精度的高要求以及由于計算負載切換而產生的大動態電流的矛盾。

MPS單晶圓多路輸出的芯片設計以及先進封裝工藝的應用，使MPS電源模塊在提供高效率轉換（Efficient）的同時還具有高度集成性（Integration），從而減少客戶占板面積和成本。隨著人工智能在多領域廣泛應用，硬件加速芯片也在片內集成了更多的功能單元，如高帶寬內存（HBM），數模轉換器（ADC），加速引擎等。更高的加速芯片集成性對于供電系統的設計也提出了挑戰。加速芯片中的多個功能單元需要多路電源輸入，同時對于電壓、電流的要求也各不相同。假如使用多個分立的供電芯片或者模塊供電，會極大的增加電源部分的占板面積，使原本已經非常緊湊的加速硬件設計更為困難。為了應對以上挑戰，MPS推出了多種多路輸出電源模塊，采用先進封裝技術集成了多路輸出的功率芯片與被動元器件，提供了全集成的模塊解決方案。其中，業界首款四路電源模塊MPM82504完美地詮釋了這一優勢，如圖2所示，該產品為四路25A電源模塊，同時可實現并聯兩路，三路，四路，也可以多個MPM82504模塊并聯，實現更靈活的輸出組合。

MPS具有多種全集成多路輸出電源模塊，包括雙路輸出、四路輸出產品，為更多的應用提供了完整解決方案。圖3展示MPS多路輸出模塊的規格，其中雙路輸出模塊MPM3690系列產品有三種輸出規格可選，它的雙路EN/PG管腳可用作時序控制。四路輸出模塊MPM81204是一款雙路 12A / 雙路5A 電源模塊，具有高速動態響應，外部元件極其簡單，非常適合5G 信號收發器等應用。當然還有曾榮獲“年度電源管理/電壓轉換器”稱號的MPM54304（首款帶數字電源管理功能的電源模塊），以及它的升級款MPM54504-四路5A電源模塊等一系列優秀產品。

多路可并聯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，進一步減少了客戶新產品的研發成本及時間，同時可快速匹配加速芯片廠商對于不同的加速場景所推出的各類芯片。由于各個芯片對于供電電流和電壓軌數量各不相同，加速硬件廠商需要針對不同的加速芯片重新設計電源方案，增加了產品研發時間和成本。為了實現加速硬件對于不同加速芯片供電方案的快速設計，MPS推出了多款可拓展的電源模塊。這樣，加速硬件設計師就可以重復使用單一電源模塊的設計，通過并聯電源模塊的多個輸出或并聯多個模塊來實現輸出電流的拓展。以MPM3695-100為例，該產品可以由單模塊100A輸出擴展為：雙模塊200A，3模塊300A，最多8模塊并聯800A輸出等供電方案，以支持更廣泛的系統要求。圖3展示了該模塊在8模塊并聯的應用。

MPM3695-100 8模塊并聯800A解決方案