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电源模块助力PCIe加速卡功能更强大

发布时间:2021-12-20 来源:MPS 责任编辑:wenwei

【导读】5G时代万物互联,云计算的快速发展令人惊叹。大型互联网公司、云计算服务提供商和通信服务提供商对服务器的计算性能和数据处理速度有了更高的要求。传统CPU已不能满足当今的数据处理要求。

 

以GPU为核心的硬件加速卡仍遥遥无期,就目前而言,因其可配置性、灵活性、较短的开发周期、高并行计算速度和低延迟,以FPGA为核心的加速卡优势显而易见。

 

未来,基于PCIe接口和FPGA的热插拔加速卡市场将出现惊人的增长。对当今的硬件来说,加速器仍可以证明其价值。

 

新挑战

 

这种爆炸性增长的背后是技术的不断发展。无论是提高计算速度还是增强处理器功能,电源设计都面临不小的挑战(见图1)。

 

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图1:加速卡的发展趋势


随着数据处理的带宽和要求越来越高,处理器需要的电流和功率也越来越多。加速卡的计算密度和浮点速度要求也变得越来越难以满足工业需求。

 

加速卡插槽通常都符合PCIe标准,因此电路板尺寸是固定的。但处理器的尺寸因不断增长的计算要求而增加,为电源留出的空间不断压缩。

 

在新的挑战之下,电源模块以其高集成度、小尺寸和高功率密度的优势脱颖而出,完全满足了加速卡的电源要求。

 

新需求

 

在加速卡提出新挑战的同时,FPGA电源要求也越来越复杂。这些新的电源要求如下所述(如图2所示):


 1.输出电压偏移:电压轨的输出电压偏差必须小于±3%,而且设计中应留有足够的余量。要求优化控制环路以增加带宽并确保其稳定性,同时谨慎选择并设计去耦电容。

2.单调启动:所有电压轨的启动必须单调上升,而且应避免输出电压回到其起始值。

3.输出电压纹波:在稳态操作中,所有电压轨(模拟电压轨除外)的输出电压纹波必须至少为10mV。

4.时序:在启动和关断期间,FPGA必须满足特定的时序要求。


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图2:FPGA电源设计要求


为了应对新的电源挑战与要求,MPS的高级应用工程师们专门针对PCIe接口和FPGA可插拔加速卡做了技术直播,介绍了MPS的几种主要电源模块产品:


●    MPM3695-100:提供异相工作模式的100A电源模块

●    MPM82504:第一款具有可并联输出的4通道25A电源模块

●    MPM54304:具有内置启动时序配置的4通道3A电源模块

 

直播中还介绍了MPS特有的双输入电源解决方案,该方案可以满足大功率加速卡的双输入(PCIe电源+辅助电源)需求(见图3)。

 

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图3:双输入电源解决方案


借助MPS专有的多相恒定导通时间(MCOT)技术,该解决方案可以确保在双输入环境中共享电源模块的电流,并且在单PCIe电源和双输入情况下均可正常工作。



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