“更多人工智能应用的出现，对于数据中心以及云计算相关的基础架构提出了更高的要求。”

——MPS大电流模块产品经理杨恒

 

大数据与人工智能产业实现飞速发展，新基建更是把大数据和云计算产业纳入规划。在此背景下，涌现出了一大批基于大数据、人工智能的应用，例如机器学习、图片识别、信号处理、仿真引擎等。

传统的基于CPU软件的处理和加速，已经无法满足新兴应用。新应用对数据和云计算提出了更高的要求，这种处理需求从数据的采集、传输、分析、处理，到整个流程都将有庞大的处理计算需求。


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加速硬件电源方案的四大趋势

各类计算加速芯片与加速硬件对其供电系统的性能需求在不断升级，在电源产品方面，Agility(高响应)、Efficient(高效率)、Integration(集成化)、Scalable(可拓展)正成为加速硬件电源方案的四大发展趋势。

在近日MPS举办的电源模块新品发布会上，杨恒强调，“高响应”包括了两点：首先是电源的解决方案需要有更高的响应速度以适应更大的动态跳变；同时，整个电源的解决方案的开发的速度应该非常快以适应更短的加速硬件的研发周期。

高效指提供高效率的解决方案，以应对更加紧凑的硬件设计，因为加速卡的设计非常的紧凑，它的密度会越来越高。

模块化的设计会集成电源管理的晶圆、功率管、电感、以及电容电阻被动元件。杨恒表示：“高集成化就可以极大程度地减少在客户板上的占板面积。”  

可拓展的电源方案可以更灵活搭配多种加速环境和应用，可以迅速地适配全新应用。

 

MPS 电源模块直指四大需求

根据加速硬件的电源方案趋势，MPS 电源模块聚焦于大电流与多输出应用场景，给数据中心以及硬件加速卡提供完整的电源解决方案，直指四大需求。

首先，MPS 独特的 COT（constant-on-time）以及 MCOT(multi-phase constant-on-time) 控 制方法，可以实现大动态负载下的高速响应 (Agility)，极大地减少了输出电容的数量，减低了客 户的 BOM 成本。以 MPM3695-100 四模块并联应用为例，如图一所示，对于 12V 输入，0.75V 输出，0A-250A 的负载大动态切换（100A/us），MPS 电源模块可以超快速响应，实现不超过 +/-3%的输出电压偏移。MPS 电源模块的高响应速度帮助客户完美解决了各类加速芯片对于输入 电压精度的高要求以及由于计算负载切换而产生的大动态电流的矛盾。

MPS 单晶圆多路输出的芯片设计以及先进封装工艺的应用，使 MPS 电源模块在提供高效率转换 （Efficient）的同时还具有高度集成性（Integration），从而减少客户占板面积和成本。随着人工智能在多领域广泛应用，硬件加速芯片也在片内集成了更多的功能单元，如高带宽内存 （HBM），数模转换器（ADC），加速引擎等。更高的加速芯片集成性对于供电系统的设计也 提出了挑战。加速芯片中的多个功能单元需要多路电源输入，同时对于电压、电流的要求也各不相同。

假如使用多个分立的供电芯片或者模块供电，会极大的增加电源部分的占板面积，使原本已经非常紧凑的加速硬件设计更为困难。为了应对以上挑战，MPS 推出了多种多路输出电源模块，采用先进封装技术集成了多路输出的功率芯片与被动元器件，提供了全集成的模块解决方案。其中，业界首款四路电源模块 MPM82504 完美地诠释了这一优势。

MPS具有多种全集成多路输出电源模块，包括双路输出、四路输出产品，为更多的应用提供了完整解决方案。如下图展示 MPS 多路输出模块的规格，其中双路输出模MPM3690 系列产品有三种输出规格可选，它的双路 EN/PG 管脚可用作时序控制。四路输出模块 MPM81204 是一款双路 12A / 双路 5A 电源模块，具有高速动态响应，外部元件极其简单，非常适合 5G 信号收发器等应用。当然还有曾荣获“年度电源管理/电压转换器”称号的 MPM54304（首款带数字电源管理功能的电源模块），以及它的升级款 MPM54504-四路 5A 电源模块等一系列优秀产品。

 

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图：MPS 多路输出电源模块规格

 

多路可并联电源模块为加速芯片日益增加的电流需求提供了可拓展性（Scalable），为不同场景下多路电源及不同电流的需求提供了单一模块的解决方案，进一步减少了客户新产品的研发成本及时间，同时可快速匹配加速芯片厂商对于不同的加速场景所推出的各类芯片。由于各个芯片对于供电电流和电压轨数量各不相同，加速硬件厂商需要针对不同的加速芯片重新设计电源方案， 增加了产品研发时间和成本。为了实现加速硬件对于不同加速芯片供电方案的快速设计，MPS 推出了多款可拓展的电源模块。这样，加速硬件设计师就可以重复使用单一电源模块的设计，通过并联电源模块的多个输出或并联多个模块来实现输出电流的拓展。

作为一家全球领先的半导体供应商，MPS凭借敏锐的洞察力和丰厚的经验可以满足云计算硬件加速客户的严格要求，提供的电源模块方案可以全面覆盖电压与电流范围。

 


来源： 芯师爷 作者：