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Vicor 高密度合封电源方案
为高功率处理器和 AI ASIC 重新定义 48V 至 POL 稳压 立即查看

全新供电方式的优势

通过“最后一英寸”供电,Vicor 合封电源技术克服了为高功率处理器进行大电流传输造成的障碍。此举不仅提高了性能、简化了主板设计,更重要的意义是可帮助处理器实现前所未有的性能,从而兑现人工智能等高性能应用的一贯承诺。

合封电源的优势

合封电源的优势

Power delivery

提供更高的峰值以及超过 1000Amps 的平均电流

50X

可将主板铜箔和处理器连接电阻锐减 50 倍

10X

将 XPU 电源引脚数减少超过 10 倍

支持处理器的高级应用实现前所未有的性能

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大数据挖掘

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人工智能

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机器学习

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自动驾驶汽车

为满足人工智能、机器学习、大数据挖掘等高性能应用日益增长的需求,处理器工作电流现已提高到数百安培。将大电流供电单元部署在处理器附近的负载点电源架构,可减少主板上的配电损耗,但不能减少处理器与主板之间的互连挑战。随着处理器电流的增大,与处理器的剩余这一小段距离“最后一英寸”(包含主板导体以及处理器插槽内的互连)现已成了处理器性能和总体系统效率的限制因素。

Vicor 客户 GPU/CPU 峰值电流需求的发展

Vicor customer peak CPU/GPU current

满足传统多相位负载点稳压器无法满足的挑战

传统多相位 VR 可限制高功率处理器的完全运行的潜能

传统多相位 VR 可限制高功率处理器的完全运行的潜能

Scale

低密度将限制靠近处理器

Scale

密度的挑战随电流的增大而增大

imbalance

更大电流的附加相位会造成相位不平衡

Noise

高开关频率噪声

从 VR 到处理器“最后一英寸”的配电损耗

power loss
Efficiency loss chart

Vicor 技术可消除“最后一英寸”问题

分比式电源架构 (FPA) 取代传统多相位稳压器,可提高密度和电源系统效率 

FPA 将功率转换分解为单独的稳压和变压功能,这些功能可以单独优化,最大限度提高性能。稳压模块可部署在主板上的任何位置,而重要电流输出模块电流倍增器则可针对密度、效率和低噪声进行优化,并可部署在非常接近处理器的位置。电流倍增器不仅能够提供超过 1000Amp 的大电流,而且还可让 PDN 电阻锐降 50 倍。Vicor 可根据处理器电流,提供横向及纵向分比式电源选项。

分比式电源稳压及变压阶段

Factorized power

器旁边的大电流倍增

Factorized power to processor

合封电源解决方案

横向供电 (LPD)

大电流传输通过模块化电流倍增器 (MCM) 模块实现,这些模块部署在主板或处理器基板上与处理器相邻的位置。MCM 部署在基板上,不仅可最大限度降低 PDN 损耗,而且还可减少电源所需的处理器基板 BGA 引脚的数量。

lateral power
lateral power

垂直供电 (VPD)

对于极高的处理器电流,VPD 将电流倍增器模块直接部署在处理器下方,与 LPD 相比,这可将 PDN 电阻再降低达 10 倍之巨。垂直供电的另一项优势是为高速 I/O 和存储器开放了上层 PCB 的电路板面积。VPD 采用与 Vicor LPD 解决方案类似的电流倍增器,但将通常部署在处理器下方的高频率旁路电容集成在与 MCM 连接的变速器封装中。此外,该变速器还允许对从 MCM 的输出引脚到处理器电源引脚的间距进行必要的修改,其输出电源引脚也与处理器或 ASIC 的电源映射相匹配,可最大限度提高性能。

vertical power
Vicor Power-on-Package Vertical Power Delivery

看看 ExaScaler/PEZY ZettaScaler-2.2 液浸冷却超级计算机 Gyoukou 是如何利用合封电源的

资源

Power-on-Package diagram
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如需从Vicor工程师处了解 Vicor 合封电源方案的更多详情,请填写下表。

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