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（文/程文智）AI在這幾年發(fā)展特別迅速，大家普遍比較關(guān)注的點在于AI的算力、算法和大數(shù)據(jù)。這三大核心元素確實很重要，但其實還有一個我們大家沒怎么關(guān)注，但卻不可或缺的元素也在不斷發(fā)展中，那就是AI系統(tǒng)的供電電源芯片及解決方案。今天就讓我們來看看有哪些廠商提供了AI系統(tǒng)的電源芯片和解決方案。

Maxim的小尺寸AI系統(tǒng)供電芯片及解決方案

就在ADI官宣正式完成對Maxim合并的前兩天，Maxim發(fā)布了一款給AI處理器核供電的雙輸出穩(wěn)壓電源MAX16602，及智能電源級IC MAX20790。據(jù)悉，MAX16602高效內(nèi)核穩(wěn)壓器采用了耦合電感器和但芯片雙邊冷卻智能功率級IC。該器件具有增強的瞬態(tài)響應(yīng)和低靜態(tài)電流。通過單相智能功率級，額外的單相輸出可系統(tǒng)中生成VSA電源軌。

完整電路是一款高效 (8+1) 多相同步降壓轉(zhuǎn)換器，具有各種狀態(tài)和參數(shù)測量功能。該控制器還支持PWM并聯(lián)，以控制多達16個相位，也就是說，MAX16602的設(shè)計方案非常靈活，可從2相擴展至16相，以滿足不同輸出電流的要求，通常為60A至800A，或者更高；此外，還可定制薄型(<4mm)耦合電感，提供多種規(guī)格尺寸，例如外圍元件快速互連(PCIe)和OCP加速器模塊(OAM)等。

圖：MAX16602的典型工作電路（來源：MAX16602數(shù)據(jù)手冊）

MAX16602的主要特性包括：

一是高功率密度和效率。其智能電源級支持MAX20778/A, MAX20779/A/B/C, MAX20780, MAX20790, MAX16604；效率方面，在1.8V輸出電壓、200A負載條件下，效率高于95%；集成了輸入功率監(jiān)控器。

二是可通過PMBus進行遙測。具有數(shù)字可編程配置，輸入電壓、電流和功率監(jiān)控，以及功率級溫度監(jiān)控和報告功能。

三是高級電源管理。除了可自主切相外，還具有正交電流再平衡和低靜態(tài)電流特性。

四是具有比較完善的保護特性。包括輸入和偏置電源欠壓保護、過流保護，以及關(guān)鍵故障標記輸出引腳等保護特性。

在應(yīng)用方面，MAX16602可用于大電流多相穩(wěn)壓器、AI內(nèi)核和XPU、VR 13.HC CPU和存儲器、GPU、網(wǎng)絡(luò)ASIC、服務(wù)器和工作站、企業(yè)級存儲設(shè)備等應(yīng)用，也就是說，該芯片組適用于AI邊緣計算以及數(shù)據(jù)中心云計算等系統(tǒng)的供電設(shè)計。

英特爾的Enpirion電源解決方案

英特爾的Enpirion電源系統(tǒng)芯片（PowerSoC）模塊是DC-DC降壓轉(zhuǎn)換器，它整合了構(gòu)建電源所需的幾乎所有組件，同時不影響性能和效率，適用于FPGA、SoC、CPU、ASIC和其他半導(dǎo)體設(shè)備。

其中，英特爾提供的一款面向高性能系統(tǒng)的多相DC-DC降壓轉(zhuǎn)換器解決方案，經(jīng)過優(yōu)化后，可為電流范圍在 40 A 至 200+ A 之間的高性能 FPGA、ASIC 和 SoC 的核心軌供電。

圖：英特爾Enpirion電源解決方案ED8401與ET6160搭配組成的多相DCDC轉(zhuǎn)換器解決方案（來源：英特爾）

英特爾 Enpirion電源解決方案ED8401就是一款面向高電流應(yīng)用的數(shù)字多相DC-DC降壓控制器。ET6160則是一款具有集成電流和溫度監(jiān)控器的單片70A功率級解決方案。

圖：ED8401與ET6160組合的解決方案的主要特征（數(shù)據(jù)來源：英特爾）

ET6160功率級經(jīng)過優(yōu)化，可與ED8401多相控制器一起運行。ED8401 提供了一款可擴展解決方案，支持4相、3相或2相模式運行。該系統(tǒng)與ET6160 70A功率級解決方案相結(jié)合，針對40A到200+A的負載電流范圍進行了優(yōu)化，可在整個負載范圍內(nèi)提供高效率。

英飛凌的AI數(shù)字DC-DC電源解決方案

作為功率市場的頭部玩家，英飛凌在AI數(shù)字DC-DC電源解決方案方面經(jīng)驗豐富。英飛凌高級市場經(jīng)理鄭國青曾在不久前<電子發(fā)燒友網(wǎng)>舉辦的第四屆人工智能大會上表示，AI系統(tǒng)這幾年也在經(jīng)歷一個變化，過去使用的主要電壓是5V以下，如今許多產(chǎn)品的電壓已經(jīng)提升到了48V，這給DC-DC電源設(shè)計帶來了一定的挑戰(zhàn)。雖然電源電壓提升到了48V，但是AI芯片的電壓并沒有上升，還是5V、3.3V、甚至是1.1V，這就需要對電源電壓進行轉(zhuǎn)換。

圖：英飛凌用于GPU的AI系統(tǒng)電源解決方案（來源：英飛凌）

目前，英飛凌在AI數(shù)字DC-DC電源芯片方面，推出了用于高電流AI應(yīng)用的數(shù)字控制器，如Intel VR13.HC，AMD SVI2系列芯片和解決方案。未來還會推出Intel VR14 μC控制器，及AMD SVI3 μC控制器等高密度AI數(shù)字電源芯片。

圖：英飛凌在AI數(shù)字DC-DC電源芯片方面的規(guī)劃（來源：英飛凌）

Vicor針對AI應(yīng)用的PFA電源解決方案

隨著新一代CPU、GPU和AI處理器的推出，AI服務(wù)器的系統(tǒng)功率需求也在穩(wěn)步增長。在機架母線設(shè)計上，從12V走向48V這樣更高的電壓已經(jīng)顯現(xiàn)出不可阻擋的趨勢。

新的PCIe卡也開始增加48V供電的支持，OCP也給出了48V的高功率方案。也就是說，AI服務(wù)器電壓從12V升級到48V。因為如果升級到48V，可以減少電纜數(shù)量、重量和占用空間，并降低TCO；而且，傳輸損耗可以降低16倍，電容數(shù)量可以減少4倍，所以，越來越多的AI應(yīng)用開始將電壓提升到48V。

與前面幾家的解決方案不一樣的是，Vicor采用的是分比式電源模塊方案。據(jù)悉，該方案可以使得VTM(MCM)模塊非常小，小到可以放在距離XPU最近的位置，使得高功率密度、高效率、低噪聲的穩(wěn)壓調(diào)節(jié)模塊（VR）方案成為現(xiàn)實。

結(jié)語

為了滿足AI應(yīng)用和深度學習快速增長的需求，致力于超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心開發(fā)的工程師們需要不斷提升系統(tǒng)計算能力，但在AI性能提升的同時，空間卻變得越來越小，特別是留給電源的空間將更小。因此，高功率密度和高效率電源的需求將會更大。

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