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Powering innovation
Spacechipsの大容量トランスポンダが実現する軌道上のAI搭載通信 The solution

電力供給の課題

電力供給の課題

High power and current density

大電力・大電流密度

Low-noise power delivery

低ノイズの電力供給

Proven radiation tolerance

実証済みの放射線耐性

AI computing demands low-voltage, high-current power delivery

AIコンピューティングに求められる低電圧・大電流の電力供給

より高度な演算能力を備えたAI搭載人工衛星への需要が高まっており、最新のウルトラディープサブミクロンFPGAやASIC、その電力供給ネットワークの限界をさらに押し広げています。これらの高性能プロセッサが軌道上でAI処理を行うには、低電圧・大電流という厳しい電源要件が必要です。また、低軌道(LEO)・中軌道(MEO)衛星では温度と放射線の環境条件から、電源システムの設計はさらに複雑化しています。

Delivering low-noise power at the point of load

負荷点に低ノイズの電源を供給

SpacechipsのAI1トランスポンダは、最大133 TOPS(毎秒133兆回の演算)の軌道上のAI処理と機械学習の性能を備えた、スマートで機能構成を変更がすることができる送受信機です。このクラスの演算性能が実現することで、宇宙デブリの追跡による衝突回避、衛星システムの健全性監視、地表のホットスポット検出や火災発生の予測など、宇宙の新たなAI活用が促されます。そして、地球観測、宇宙空間での保守・組立・製造(ISAM)、電気信号傍受(SIGINT)、情報・監視・偵察(ISR)、通信サービスといった数多くの新しいアプリケーションの実現が可能になります。その実現に向け、SpacechipsはVicorと提携して、軌道上AI処理に不可欠な電源アーキテクチャの提供を受けました。SpacechipsのCEOラジャン・ベディ博士は次のように述べています。「これらのマイクロチップは、コア電圧がおよそ0.8Vで、TDCは130Aです。このような大電源の配線は非常に大きな課題であり、通常は多くの基板スペースが必要です。」Vicorのソリューションは、極めて高電力密度でコンパクト、また放熱性能に優れており、小型化とフレキシブルなシステムの両立が可能になります。

Vicor advantages

Vicor の特長

Power dense

高電力密度

Proven solution

実証済みのソリューション

Radiation tolerant

放射線耐性

ファクトライズド・パワー・アーキテクチャにより小型軽量化と最高のパフォーマンスを実現

Vicor 独自のファクトライズド・パワー・アーキテクチャ (FPA™) は、 DC-DC変換を機能ごとに独立したモジュールに分離することで、これまでの電力供給に革命を起こします。この革新的な方法により、限られたPWB(プリント配線板)スペースを最大限に活用できるとともに、電力損失やノイズを最小限に抑え、シンプルな放熱設計が可能になります。その結果、より優れた性能と高い信頼性を獲得できます。

Vicor の放射線耐性製品ラインナップ では、入力電圧100Vの電圧変換比固定バスコンバータモジュール(BCM)が絶縁と電圧変換を行い、入力電圧を3分の1に降圧して、昇降圧型のプレレギュレータ・モジュール(PRM)へ供給します。PRMはこの電圧を精密に安定化します。電圧変換モジュール(VTM)はPRMが安定化した電圧を受け、0.8V PRMによって0.42V~1.1Vの範囲で調整可能)に変換すると同時に、電流を30倍に増幅し、大電流が必要なFPGAの電源レールへ供給します。

このモジュール構成により、比類のない高効率・フレキシビリティ・高電力密度を実現でき、このことは放射線にさらされるアプリケーションで使う高性能コンピューティングという厳しい環境では、極めて重要なメリットです。

Xilinx(現AMD) Versal FPGAをベースとした再構成可能なAI搭載トランスポンダにより、通信トラフィックの状況に応じて、使用するRF周波数帯、チャネル管理、変調方式、通信規格を自律的に変更しながらリアルタイムのオンボード処理を行うことが可能になります。さらに、Vicorのコンバータモジュールは電力変換部が二重化されています。フォルトトレランスが求められる宇宙用途向けに、冗長構成の電力変換部は各々100%の負荷を取ることができます。

「VicorのFPAによるソリューションは、きわめて小さいサイズに納まり、とても洗練されて効率が良い。市場のあらゆる製品と比べて、まさに桁違いに優れている。」とベディ氏は述べています。

電力供給ネットワーク (PDN)

Vicorのファクトライズド・パワー・アーキテクチャ(FPA™) では、DC-DC変換を機能毎に独立したモジュールに分割します。バスコンバータモジュールBCM®で絶縁を行い、レギュレータPRM™で電圧調整を、カレントマルチプライヤVTM™でDC変換を行います。これにより、高効率でフレキシブル、高電力密度の電力供給が可能で、特にハイパフォーマンスコンピューティングのアプリケーションで大きな効果が得られます。

Vicor PRM2919 SM-ChiP™

衛星向け PRM™ レギュレータ


非絶縁 レギュレータ


入力電圧: 33V (30 – 36V)


出力電圧: 25V (13.4 – 35V)


出力電力: 200W


出力電流: IOUT 7.69A


ピーク効率: 97.5%


29.2 x 19.0 x 7.4mm


18.2g


50krad, 35MeV•cm2/mg


Vicor VTM2919 SM-ChiP™, K factor 1/32

衛星向け VTM™ カレントマルチプライヤ


絶縁 電圧変換比固定


入力電圧: 25V (13.4 – 35V)


出力電圧: 0.42 – 1.1V


出力電流: 150A


Kファクター: 1/32


ピーク効率: 94.3%


29.2 x 19.0 x 4.9mm


13.3g


50krad, 35MeV•cm2/mg


BCM3423 SM-ChiP™

衛星向け BCM® バスコンバータ


絶縁 電圧変換比固定


入力電圧: 100V (94 – 105V, 120V transient)


出力電圧: 33V (31 – 35V)


出力電力: 400W 


Kファクター: 1/3


ピーク効率: 96%


33.5 x 23.1 x 7.4mm


26g


50krad, 35MeV•cm2/mg