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電源模塊助力PCIe加速卡功能更強(qiáng)大

發(fā)布時間:2021-12-20 來源:MPS 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】5G時代萬物互聯(lián),云計算的快速發(fā)展令人驚嘆。大型互聯(lián)網(wǎng)公司、云計算服務(wù)提供商和通信服務(wù)提供商對服務(wù)器的計算性能和數(shù)據(jù)處理速度有了更高的要求。傳統(tǒng)CPU已不能滿足當(dāng)今的數(shù)據(jù)處理要求。

 

以GPU為核心的硬件加速卡仍遙遙無期,就目前而言,因其可配置性、靈活性、較短的開發(fā)周期、高并行計算速度和低延遲,以FPGA為核心的加速卡優(yōu)勢顯而易見。

 

未來,基于PCIe接口和FPGA的熱插拔加速卡市場將出現(xiàn)驚人的增長。對當(dāng)今的硬件來說,加速器仍可以證明其價值。

 

新挑戰(zhàn)

 

這種爆炸性增長的背后是技術(shù)的不斷發(fā)展。無論是提高計算速度還是增強(qiáng)處理器功能,電源設(shè)計都面臨不小的挑戰(zhàn)(見圖1)。

 

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圖1:加速卡的發(fā)展趨勢


隨著數(shù)據(jù)處理的帶寬和要求越來越高,處理器需要的電流和功率也越來越多。加速卡的計算密度和浮點速度要求也變得越來越難以滿足工業(yè)需求。

 

加速卡插槽通常都符合PCIe標(biāo)準(zhǔn),因此電路板尺寸是固定的。但處理器的尺寸因不斷增長的計算要求而增加,為電源留出的空間不斷壓縮。

 

在新的挑戰(zhàn)之下,電源模塊以其高集成度、小尺寸和高功率密度的優(yōu)勢脫穎而出,完全滿足了加速卡的電源要求。

 

新需求

 

在加速卡提出新挑戰(zhàn)的同時,F(xiàn)PGA電源要求也越來越復(fù)雜。這些新的電源要求如下所述(如圖2所示):


 1.輸出電壓偏移:電壓軌的輸出電壓偏差必須小于±3%,而且設(shè)計中應(yīng)留有足夠的余量。要求優(yōu)化控制環(huán)路以增加帶寬并確保其穩(wěn)定性,同時謹(jǐn)慎選擇并設(shè)計去耦電容。

2.單調(diào)啟動:所有電壓軌的啟動必須單調(diào)上升,而且應(yīng)避免輸出電壓回到其起始值。

3.輸出電壓紋波:在穩(wěn)態(tài)操作中,所有電壓軌(模擬電壓軌除外)的輸出電壓紋波必須至少為10mV。

4.時序:在啟動和關(guān)斷期間,F(xiàn)PGA必須滿足特定的時序要求。


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圖2:FPGA電源設(shè)計要求


為了應(yīng)對新的電源挑戰(zhàn)與要求,MPS的高級應(yīng)用工程師們專門針對PCIe接口和FPGA可插拔加速卡做了技術(shù)直播,介紹了MPS的幾種主要電源模塊產(chǎn)品:


●    MPM3695-100:提供異相工作模式的100A電源模塊

●    MPM82504:第一款具有可并聯(lián)輸出的4通道25A電源模塊

●    MPM54304:具有內(nèi)置啟動時序配置的4通道3A電源模塊

 

直播中還介紹了MPS特有的雙輸入電源解決方案,該方案可以滿足大功率加速卡的雙輸入(PCIe電源+輔助電源)需求(見圖3)。

 

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圖3:雙輸入電源解決方案


借助MPS專有的多相恒定導(dǎo)通時間(MCOT)技術(shù),該解決方案可以確保在雙輸入環(huán)境中共享電源模塊的電流,并且在單PCIe電源和雙輸入情況下均可正常工作。



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