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英飛凌上新DC-DC POL穩壓器,助力AI芯片發(fā)揮更佳性能

2024-01-31
作者:王潔
來(lái)源:電子技術(shù)應用
關(guān)鍵詞: 英飛凌 POL 同步降壓穩壓器

隨著(zhù)大模型等系列 AIGC 產(chǎn)品的應用落地,對于A(yíng)I 服務(wù)器的需求快速提升,需要更高的功率密度,在有限空間內實(shí)現高性能和低功耗的平衡。兩三年前,數據中心的加速卡多是PCIe卡,主要進(jìn)行一些推理運算;然而近一兩年隨著(zhù)AI的爆火,大模型訓練任務(wù)成為主流,OAM卡的出貨量暴增。英偉達OAM卡的尺寸大小不足半張A4紙,但是功率可以達到700W甚至更高,這就要求功率密度也呈指數級的增長(cháng),而支撐這個(gè)功率密度的就是Power(電源)IC。

一直以來(lái),英飛凌在power領(lǐng)域有著(zhù)出色的表現。據英飛凌科技大中華區電源與傳感系統事業(yè)部應用管理經(jīng)理董唯一介紹,英飛凌Power IC在支撐功率密度的增長(cháng)方面,主要表現在以下四大方面:

第一,代際的演進(jìn),未來(lái)Power產(chǎn)品會(huì )走向碳化硅、氮化鎵技術(shù),PSU現已有這方面的產(chǎn)品。

第二,英飛凌擁有先進(jìn)的封裝工藝,現在也應用到了英飛凌最新一代的產(chǎn)品中。另外,英飛凌未來(lái)會(huì )做一些集成電感的產(chǎn)品,可以進(jìn)一步縮小芯片的面積,帶來(lái)更大的功率密度。

第三,英飛凌擁有系統級的架構。不僅僅是從12V電源到GPU,未來(lái)的架構都會(huì )到48V,而英飛凌有自己48V解決方案。此外,英飛凌現在也在做關(guān)于垂直供電的產(chǎn)品。

第四,除了電源產(chǎn)品以外的一些支撐,如電源保護,所有產(chǎn)品支撐著(zhù)英飛凌推動(dòng)數據中心的電源供電走向數字化和低碳化。

電源對AI芯片性能的發(fā)揮起重要作用

據統計,在一塊GPU板上,DC-DC的用量將超過(guò)60顆半導體DC-DC產(chǎn)品,這個(gè)數量是服務(wù)器CPU板上的1.5倍。除了集成了控制器和MOSFET的DC-DC以外,還有傳統的數字控制器和Power Stage,這些產(chǎn)品不僅占板面積很大,并且對效率的影響,對主芯片性能的影響都非常大。AI芯片要發(fā)揮出更高的功效,周?chē)碾娫粗陵P(guān)重要。

為了應對一系列的挑戰,英飛凌于近日推出了全新的智能DC-DC POL芯片 TDA388xx系列產(chǎn)品,該芯片集成了英飛凌獨有的OptiMOS MOSFET以及Fast COT(快速恒定導通時(shí)間)引擎。

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英飛凌內置快速COT架構的12 A和20 A同步降壓穩壓器關(guān)鍵特性(圖源:英飛凌公司)

全新系列的DC-DC POL芯片具備五大特點(diǎn):第一,可變換頻率,600KHz~1MHz之間可調節;第二,軟啟動(dòng)時(shí)間極短,最快為1ms;第三,使用voltage控制模式;第四,具有電源良好輸出指示信號;第五,這是一個(gè)單晶圓的產(chǎn)品,具備更高性?xún)r(jià)比。

采用英飛凌專(zhuān)利的FAST COT

董唯一認為新產(chǎn)系列將在市場(chǎng)中占有一定的地位,原因有二:第一,該系列產(chǎn)品有很高的性能,采用FAST COT的模式,使得客戶(hù)在調試過(guò)程中更方便;第二,輸入輸出范圍,寬輸入范圍2.7V-16V,輸出范圍0.6V-5.5V,可以滿(mǎn)足市面上大部分AI應用對芯片供電的需求。

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英飛凌內置快速COT架構的12 A和20 A POL產(chǎn)品家族(圖源:英飛凌公司)

據英飛凌科技大中華區電源與傳感系統事業(yè)部高級主任工程師吳煉介紹,POL產(chǎn)品采用了英飛凌自有專(zhuān)利的FAST COT架構,帶有內部的諧波補償,不需要外圍的參數調節,整個(gè)動(dòng)態(tài)的響應非???,可以對于高性能的需求快速響應,當有動(dòng)態(tài)負載,電壓過(guò)沖與下沖時(shí),可以很快調節回來(lái),不會(huì )產(chǎn)生缺陷問(wèn)題。此外,還有內部補償,實(shí)現非常小的紋波,不需要有外部的大電容,只需要全部是陶瓷電容的輸出即可,在1V的輸出情況下,紋波控制在10mV以?xún)取?br/>

此次12A、20A系列的產(chǎn)品主打性?xún)r(jià)比和性能,采用單晶圓的技術(shù),把控制器、Driver、包括上下管放在一個(gè)晶圓里。該技術(shù)也符合整個(gè)市場(chǎng)的趨勢和要求,相比起多晶圓的設計而言,能夠提供更低的成本,并保持很好的良率、可靠性和散熱性能。對于20A以上到40A系列,英飛凌還是采用多晶圓,保證大電流的承載能力。

支持通用封裝,避免供應鏈風(fēng)險

董唯一分享英飛凌推出此次系列產(chǎn)品的動(dòng)因有二:

第一,基于前兩年的缺芯潮。由于市場(chǎng)上各家的封裝不盡相同,導致產(chǎn)品缺貨的時(shí)候,給供應鏈帶來(lái)極大的風(fēng)險。因此,英飛凌的這一系列產(chǎn)品采用市場(chǎng)上通用的QFN-21(3 mm x 4 mm)封裝,BOM可以與友商進(jìn)行兼容,從而可為用戶(hù)提供更大的選擇余地。

第二,英飛凌研發(fā)的POL產(chǎn)品,搭配數字控制器以及Power Stage,可以給客戶(hù)提供更穩定和更可靠的系統級解決方案,這也是推出12A和20A POL的原因所在。

此外,英飛凌還有強大的供應鏈體系,通過(guò)從晶圓到后道廠(chǎng)的規劃,在面對缺貨或者庫存,半導體周期性的變化中,可以有效進(jìn)行調整和面對來(lái)自客戶(hù)的挑戰。該規劃主要是兩個(gè)策略:第一,采用英飛凌自主的晶圓廠(chǎng);第二,利用多個(gè)后道晶圓廠(chǎng)來(lái)支持產(chǎn)品生產(chǎn)。

TDA388xx系列產(chǎn)品共有四款降壓穩壓器(TDA38812、TDA38813、TDA38825 和 TDA38826),在功率系統效率和設計緊湊性方面實(shí)現了重大飛躍,現已開(kāi)放訂購。據悉,英飛凌下一步會(huì )有可并聯(lián)的DC-DC新產(chǎn)品發(fā)布,更好地滿(mǎn)足通訊客戶(hù)的一些需求。

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