基于大数据、人工智能和云计算的电源管理

随着大数据、人工智能和云计算等技术的发展，处理器呈现出与以往完全不同的发展方向。包括CPU、GPU、FPGA以及各类AI处理器正在以前所未有的速度提升，性能的极大提升，功耗也随之大幅提升，再加上服务器中留给电源等功能的空间越来越小，而开发周期越来越严苛，这都给电源管理带来了新的技术挑战。

“Agility （迅捷），Efficient （高效率），Integration （集成化）， Scalable （可拓展）是云计算电源的最主要需求。”MPS大电流模块产品经理杨恒表示。

杨恒结合MPS的产品，具体解释了针对四大需求，电源管理厂商需要做到的创新。

杨恒首先表示，电源的研发周期需要不断缩短，尤其是针对加速卡而言，市场窗口很快就会关闭。当客户拿到芯片后，再开始通过分立方案，从选型和采购开始，包括环路补偿，设计布局，布板布线甚至反复验证，需要花费数周时间。而采用电源模块解决方案，可在两周内完成选型、采购及原理图设计，1至3周完成制版和组装，极大缩短了开发周期，使客户可以更专注于差异化的加速卡设计。

电源模块与传统分立器件开发周期对比

随着大规模芯片的内核种类越来越多，核心电压也不完全相同，因此需要各种各样的电压轨和输入电流。其次，对于不同应用场景，负载率不同，功耗要求也不同。第三，为了实现更高能效比，主芯片往往会根据负载及应用进行自动功耗调节，因此也需要更高的动态范围。

杨恒举例道，比如针对某款FPGA，输入电压是0.72V，满载电流180A。负载 0A-100A跳变时需要di/dt达到100A/μs的速度，同时峰峰值要求不大于±3%的波动。

MPM3695-100 大电流可扩展模块可满足高响应、大电流的电源需求。采用MPS 独特的 COT（constant-on-time）以及 MCOT（multi-phase constant-on-time） 控制方法，在动态的时候可以针对时钟的频率进行调节，极大地增加动态响应性能，并大幅减少输出电容的数量。

如图所示，通过MPS实测，从32A到128A的跳变，两个3695-100模块并联，保证了输出电压不出现过大的漂移，同时动态响应也足够快。3695-100最多支持8颗并联，实现可伸缩性，客户可以根据自身需求灵活配置电源模块。

同时，电源模块相比较传统分立系统来说，极大地降低了复杂度，包括补偿电路，MOS等。通过高集成度，实现了更高的电源密度，减少了PCB的布板面积，非常适合于对面积要求极其苛刻的服务器或PCIe卡等场合。

针对更高的灵活性而言，业界首款四路电源模块 MPM82504 完美地诠释了这一优势，如图 2 所示，该产品为四路25A 电源模块，同时可实现并联两路，三路，四路，也可以多个 MPM82504 模块并联，实现更灵活的输出组合。其他特性与MPM3695-100类似，支持4V-16V 输入; 0.5V-3.3V 输出。

相比MPM3695-100而言，颗粒度更细，因此可以满足加速芯片的细颗粒度的电源需求。

同时，MPS还推出了双路12A+双路5A的电源MPM81204，支持3V 至 16V 输入电压，可以支持在12A通道上的0.6V 至 3.3V 输出电压，以及两路5A的输出通道上的0.6V 至 5V 输出电压。

而4路5A MPM54504，支持3.3V至16V 输入电压，0.6V 至 5V 输出电压，持续输出电流是 5A，峰值可以最大到6A。

MPM3690双路13A电源模块都包含AB两个版本，A版本是双路独立，B版本是双路并联，可支持更高的电流。

以上产品都针对各路输出提供不同的时序引脚，可以方便实现时序控制。

除此之外，杨恒强调MPS在单晶圆生产制造及封装过程中，采用了众多自有知识产权技术的工艺，从而实现了更高的能效比和更好的散热性能。

模块化电源由于其更好的功率密度，更简化的设计，更小的尺寸，正在迅速成为市场的热点。目前MPS除了高功率MPM系列电源模块之外，还提供mEZ开放式架构的电源模块，针对小批量，功率密度相对较小需求的客户提供的定制化产品，也可以满足客户对于灵活性，设计便捷的要求。

如今，MPS的电源模块已经被各类云芯片厂商所认可，并成功打入多款产品的参考设计中。相信未来云计算市场的继续发展，MPS将可以更好地通过高功率密度，高灵活性的产品组合，满足客户的需求。