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Vicor以低雜訊/高整合度電源方案滿足嵌入式AIoT設計需求

  • 李佳玲

美商懷格Vicor應用工程師張仁程指出,Vicor可提供完整電源解決方案,其創新的拓樸架構與封裝散熱技術,是能夠以小型化方案滿足各類物聯網應用需求的重要關鍵。

隨著物聯網裝置正進一步整合邊緣運算能力,以實現更豐富的功能應用,可望帶動新一波創新應用的蓬勃發展,而這些複雜又緊密的電子產品及系統將催生對更小、更有效率、更低成本的電源系統的需求。電源模組業者美商懷格(Vicor)可提供從前端(Front End)到板端負載點(POL)的完整電源解決方案,其創新的拓樸架構與封裝散熱技術,是能夠以小型化方案滿足各類物聯網應用需求的重要關鍵。

Vicor應用工程師張仁程表示,電源架構正朝寬廣的輸入範圍和高輸入電壓、高輸出功率、小尺寸、自動量測(Telemetry)、散熱、高效率與高功率密度、以及重量輕等趨勢改變。而針對精巧的AIoT裝置,則對低雜訊與快速響應有更高的要求。Vicor擁有完備的電源模組,可為小、中和高功率產品,提供高效、高密度、且低雜訊的解決方案。

針對小功率產品,可採用Picor系列升降壓轉換器模組,它是建立在專有的ZVS(零電壓切換)拓撲結構之上,採用先進控制矽晶整合、最先進平面磁性組件和高性能功率半導體技術,可支援1MHz的運作頻率,這意味著,開發人員可選用額定值較低的電感與電容等外部被動元件,而使整體系統的尺寸縮小。

在中功率產品設計方面,Vicor則可提供專屬的電源拓樸架構Factorized Power架構(FPA),主要包含兩個部分,一是用來調節輸入電壓的預穩壓器模組(PRM),另一個是將調節過的電壓轉換為所需直流電壓的電壓轉換器模組(VTM)。透過此架構,可實現高轉換效率、低雜訊與快速響應、高功率密度及低配電損耗等特性。

至於高功率產品,Vicor日前發表了最新的Power-on-Package(合封電源)方案,這是專為支援高效能人工智慧CPU/GPU/ASIC (“XPU”) 處理器所設計。藉由將其PRM+VTM架構進一步解構為MCD(模組化電流驅動器)與MCM(模組化電流倍增器),並將MCM整合至XPU封裝之中,如此一來,可將來自穩壓器的大電流供電從主機板移至XPU旁邊,實質上取消了電源配送網絡,不僅能免除「最後一吋」的功率損失問題,還有助於簡化XPU附近的布局/密度,並減少XPU的大部分電源接腳,讓XPU I/O能有更多的靈活性與功能。

MCM具備尺寸精巧與低雜訊特性,能夠與對雜訊敏感的高效能XPU封裝在一起,這是Vicor近年來積極推動48V直接到XPU電源架構的重要進展,也已獲得領先處理器業者的採用。例如,ExaScaler/PEZY超級電腦公司(ExaScaler and PEZY Computing)日前在2017超級運算大會(SC17)上推出的Gyoukou超級電腦,便是將其PEZY CPU與Vicor合封電源MCM封裝在一起,可在XPU上實現高效率的48V直接降壓到次1V電流倍增。

張仁程指出,為了實現更多功能,並免於受到傳統12V尺寸、重量與損耗的限制,近來已有越來越多產業轉向採用48V電源設計,除了通訊與資料中心之外,包括汽車、LED照明、工業設備以及電動工具等都已朝此趨勢移轉。Vicor是48V電源方案的領先供應商,在轉換效率、功率密度、成本、以及上市時程等各方面都較競爭對手有更優異的表現。

最後,為了協助設計人員降低電源系統的設計風險,Vicor還提供了完整的線上設計工具(Power System Design Tools),其中包含電源系統設計工具、模擬、配置工具、以及白皮書、影片資源等豐富內容,可協助設計人員快速搜尋所需的電源模組,並有效地進行電源系統設計,以期透過採用高效的電源方案,提升產品的差異化優勢。




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