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千亿算力时代动力引擎!国产12相V-Core方案

千亿算力时代动力引擎!国产12相V-Core方案

2025年春节,DeepSeek发布全新AI模型R1,以千亿级参数规模突破中国大模型技术边界,标志着算力驱动型人工智能进入产业化深水区。在以GPU、CPU及Switch芯片为核心的算力基础设施,多相低压大电流电源(多相控制器+Smart Power Stage)作为“算力引擎”的动力中枢,正面临大模型迭代带来的严苛挑战——算力芯片峰值功耗突破千瓦级、瞬态负载波动达千安级。 为满足客户对多相电源在高功率密度、高效率与高可靠性方面的需求,长工微推出12相双路输出控制器IS6203A,为AI算力芯片提供高效且稳定的供电解决方案。 核心特性 多相架构与动态管理: IS6203A支持双路输出配置,Loop1最高支持12相,Loop2最高支持6相降压转换,为高电流负载提供稳定供电。其动态相位管理(APS)可依负载自动调整工作相数:轻载时减少相数以提高效率,重载时增加相数来分流降热,优化能效并改善热性能。 高精度电压调节 GPU、CPU等芯片对电压稳定性有极高的要求,微小的电压波动可能导致系统不稳定或性能下降。IS6203A通过精密算法和反馈机制,确保输出电压稳定可靠,输出电压调节精度达±0.5%。 可编程与PMBus接口 IS6203A支持通过PMBus接口对电源状态进行配置监控。用户可以通过软件灵活地设置输出电压、电流限制、工作相数、开关频率等参数,从而简化设计过程。此外,用户可以实时读取工作状态、温度等数据,便于调试和故障排查。 全面保护功能 为保障系统安全可靠,IS6203A集成了多种保护功能,包括过压保护、欠压保护、过流保护和过热保护等。在过压时,自动防止输出电压超出安全范围损坏负载芯片;欠压保护确保输出电压不低于设定值;过流保护限制输出电流过载;过热保护会在芯片温度过高时自动关闭输出,避免热损坏。 兼容多种通信协议及通用封装 IS6203A集成PMBus、AVSBus、SVID、PVID多种通信协议,能够满足多数GPU和CPU等主流芯片的要求。该芯片采用QFN-48封装,6mm x 6mm尺寸,兼容Infineon和MPS等主流厂商的产品,确保更广泛的适用性。 重要设计指标 高可靠性 IS6203A在VCC电源上电后,能自动检测PWM信号是否悬空。若检测到PWM悬空,系统会认为该相Power stage未焊接好,从而忽略该相,其余相正常工作。在实际工作过程中,IS6203A支持Fault-handling behavior功能。当某一相Power stage发生Fault时,控制器可检测并丢掉该相,而其余相继续正常工作。 下面是实际工作中某一相Power stage触发了OTP,第一相触发OTP时,首先把Tsen拉高至3.3V,同时Power stage不再响应控制器的PWM信号,随后把Imon电压降到REF=0.8V,也就是Imon=0A,控制器收到Tsen和Imon信号后立刻把PWM信号转到三态。下图为IS6203A触发OTP保护时的波形: 高效率 IS6203A支持自动升降相(APS)功能,根据负载电流的大小保持工作在最优的相数上,这从而显著提高轻载时的效率,同时在重载时全通过相工作充分改善热性能设计。以下为负载电流增大时相数变化的波形图: 在Vin=12V,Vout=0.7V的情况下,使用8相工作,Fsw为600kHz,开启和关闭自动升降相(APS)功能的效率对比曲线如下: 在Vin=12V,Vout=0.7V的情况下,使用10相工作,Fsw为600kHz,开启和关闭自动升降相(APS)功能的效率对比曲线如下: 快速动态响应 IS6203A的瞬时动态调节可适应后端负载快速跳变的应用场景,当后端负载快速变化,电压改变范围较小,Vpeak-peak值为214.4mV,完全满足客户使用要求,具体测试条件如下: Vin=12V,Vout1=1.8V,LL=0.5mohm Istart=60A,Iend=430A,Slew rate=960A/us Load frequency=2kHz,Duty cycle=50% Cout=7868uF (MLCC:49\100uF+16\47uF+79\22uF+8\1uF,POSCAP:1\470uF) 高精度电流Imon汇报 下图是IS6203A测试出来的Imon汇报曲线,Imon精度能够达到±3%,提供精准的电流监测能力。 兼容性测试 IS6203A可搭配我司的70A/90A/100A Power stage使用,同时支持上市场上主流的Power stage方案的应用。在多个各主平台上,已通过验证的方案如下: 测试平台 控制器配置 SPS 结论 客户A 国产80核ARM平台VDD Rail Fsw=600kHz,10Phase,Non-TLVR,APS ON IS6809A PASS 客户B 国产ASIC芯片 Fsw=800kHz,7+3Phase,TLVR,APS OFF IS6816B PASS 客户C定制化交换机 Fsw=600kHz,12Phase,Non-TLVR,APS OFF IS6816B PASS

2025-04-10

芯荐直达|长工微电源方案赋能国产台式机

芯荐直达|长工微电源方案赋能国产台式机

【芯荐直达】专栏甄选经市场验证的电源方案,从经典迭代到突破性新品,从高精度电源管理IC到多相并联优化,解码每一款芯片的性能跃迁,为您的设计提供更优的电源供电与保护方案。 在信创产业自主化提速与全球供应链重构的双重驱动下,高端计算平台对电源系统提出多维严苛要求。以某国产台式机CPU为例,其AVSBus总线架构下TDP功耗达70W,在支撑多核计算与高强度负载场景时,对电源管理芯片的瞬态响应、动态调压及能效优化提出革命性需求。 IS6202A+IS6809A高效供电 方案定位: AVSBus动态调压多相V-CORE方案 IS6202A是专为CPU调压的双环路数模混合多相降压控制器,可单路最高控制5相功率级同步输出,兼容PMBus、AVSBus、SVID协议,可适配多种CPU平台调压需求。IS6809A是内置功率MOSFET和栅极驱动器的集成智能功率级,具备高达70A的输出电流能力。 IS6202A 双输出,支持5+0/4+1灵活相位配置 200kHz-2MHz宽频域自适应调节 动态相位控制和智能功率状态切换 快速瞬态响应,超高效率 IS6809A 3V至16V宽输入电压范围 100KHz-2MHz宽频域自适应调节 支持精确的电流采样、温度采样和故障警报功能 高效的功率转换技术,转换效率高达92% 核心优势 多相并联供电技术,支持最高200A持续电流输出 转换效率突破92%,降低系统整体功耗 支持动态电压调节和功耗管理功能 UVLO/OVP/UVP/OCP/CAT\_FLT/故障检测六重保护机制 IS6608A,全集成高频同步降压变换器 方案定位:VDD/VDDQ 兼容PMBus协议并联方案 IS6608A提供了微小体积的解决方案,可在宽输入范围内每相可实现高达30A的输出电流,最多可支持8颗芯片并联实现峰值240A的输出电流。 典型特性 效率可达90%以上 30A的连续输出电流和35A的峰值电流 支持并联输出,动态相数自动调整 0.5%电压精度的负载调整率和线性调整率 可选400kHz、600kHz、800kHz 和 1MHz开关频率 支持UVLO/OVP/UVP/OCP/NOCP等多种保护功能 核心优势 极好的电流共享和相位交错功能 快速瞬态响应和简单的环路补偿 最大限度地减少现有标准外部元器件的使用 IS6605H,高功率密度高频全集成的同步降压变换器 方案定位:VDD0V9超小体积供电单元 IS6605H采用2mm x 3mm QFN封装,提供一个面积最优化的解决方案从而实现高达6A的输出电流,在输出负载电流范围内具有很高的工作效率。 输入电压: 4V -16V,输出电压: 0.6V - 5.5V 1μA 典型静态电流 (IQ) 可编程软启动时间 负载范围内效率可达90%以上 优良的负载和线路调节系统,电压精度为 0.5% 双模式切换:Skip模式或CCM模式 开关频率可在600kHz, 1MHz,1.5MHz, 2MHz之间选择 内设开漏输出的PGOOD信号,用来指示芯片工作状态 核心优势 高集成,体积最小化 独有TCOTTM控制模式实现快速瞬态响应

2025-03-14

芯荐直达|高性能笔记本电源供电方案

芯荐直达|高性能笔记本电源供电方案

【芯荐直达】专栏甄选经市场验证的电源方案,从经典迭代到突破性新品,从高精度电源管理IC到多相并联优化,解码每一款芯片的性能跃迁,为您的设计提供更优电源供电与保护方案。 上期发布4款国产台式机高集成电源方案(长工微电源方案赋能国产台式机),本期我们根据市场应用再度精选4款高功率电源方案,精彩不容错过! 伴随信创产业迈向纵深,国产高性能笔记本加速从技术跟随向关键领域引领跨越。移动计算平台对算力的持续追求,驱动着异构系统(CPU+GPU+xPU)性能增长,系统级功耗呈指数级跃升态势。 图:高性能笔记本电源供电挑战 IS6202A+IS6811A高效供电 方案定位:AVSBus动态调压多相V-CORE方案 IS6202A是一款双回路数模混合的多数字接口5相控制器,兼容PMBus、AVSBus协议,可适配多种xPU平台调压需求。IS6811A是内置功率MOSFET和栅极驱动器的集成智能功率级,在4.5V-22V宽输入电压范围内实现30A的连续输出电流。 典型特性 IS6202A 双输出,支持5+0/4+1灵活相位配置 动态相位控制和智能功率状态切换 快速瞬态响应,超高效率 IS6811A 承受高于最大工作4倍的电流,两倍于竞品 优化的开关管导通电阻及寄生电感 支持精确的电流采样、温度采样和故障警报功能 高效的功率转换技术,转换效率高达94% 核心优势 多相并联供电技术,支持最高150A持续电流输出 支持动态电压调节和功耗管理功能 注重效率和小尺寸的笔记本电脑应用 IS6630A/C/D,三路输出开关转换器 方案定位:超高功率DDR供电一体化电源方案 IS6630A/C/D,内部集成两路LDO,Buck满载电流可达10A的全集成同步开关转换器,该芯片将DDR所需的三路电源高度集成到一颗3mm \ 3mm \ 0.85mm QFN封装的芯片上,在占用极少空间的情况下提供DDR供电一体化的电源方案。 典型特性 输入电压:4.5V-22V,输出电压:0.6V-3.3V 负载范围内效率可达92%以上 10A的连续输出电流 内部集成VTT、VTTREF和VPP LDO 可选两种开关模式,高效率,低功耗 可选500kHz、700kHz开关频率 差分输出电压检测及0.6V内部反馈参考,全温度范围内±1%的容差 内设PGOOD信号,用来指示芯片工作状态 支持UVLO/OVP/UVP/OCP/NOCP等保护功能 核心优势 控制环路简单,瞬态响应速度快 斜坡补偿,支持全陶瓷输出电容 内置积分器,输出电压精度高 IS6630A/C/D典型应用电路图 IS6302A,内部集成两路Buck及单负载开关 方案定位:为LPDDR5/4X设计的高功率电源方案 IS6302A作为全集成开关转换器,其内部集成10A VDD2和1A VDDQ及一个1.8V/1A VDD1负载开关,可连续输出10A电流,满载电流可高达14A,VDD1负载开关能够在仅有2x22uF MLCC的情况下提供1A的连续电流。 典型特性 输入电压:3.15V-22V,输出电压:0.9V-1.1V VDDQ的输出电流为1A,峰值电流为3A 1.8V VDD1的峰值电流为2.2A VDD2的输出电流为10A,峰值电流14A 快速瞬态响应,使用POSCAP/MLCC稳定运行 固定700kHz开关频率 内置软启动(SS)和输出放电 支持UVLO/OVP/UVP/OCP/NOCP等保护功能 核心优势 支持三路输出,内部集成两路Buck和单个负载开关 为高效性能而设计优化的内部功率MOSFET 高效率、高性能的同时具备更小的应用体积 IS6631A,高功率密度恒定带载10A全集成开关转换器 方案定位:输出0.6V-12V的POL电源方案 IS6631A可在宽输入电压范围内提供高达10A的连续电流,且输出电压最大可达12V,支持不同模式应用下的电流限制。 典型特性 输入电压:4.5V-22V,输出电压可从0.6V-5.5V,,5.5V-12V调节 可编程电流限制 固定700kHz开关频率 具有出色的负载和线性调节性能,电压精度达到1% 输出电压跟踪与放电功能 预偏置启动,软启动时间可编程 核心优势 采用TCOT控制架构,快速瞬态响应 集成斜坡补偿,输出端支持全陶瓷电容应用 慢速积分器,提高输出电压精度

2025-07-17

数据中心高效过流保护与监控:高度集成 50A E-Fuse

数据中心高效过流保护与监控:高度集成 50A E-Fuse

计算密集型应用和大规模数据处理需求的不断增长,服务器等网络设备需要大电流的稳定供应以支持高性能计算。伴随着功率需求的显著增加,电源系统必须具备高效的过流保护和监控能力。 传统的大电流电源保护方案通常依赖多个分立器件,但在高功率应用场景下,面临着设计复杂性增加、空间占用过多及维护困难等问题。为满足更小占板面积的需求,所采用元器件数量不断减少。在产品上市时间日益缩短的情况下,工程师需设法简化设计。长工微提供了一种创新的解决方案应对上述设计挑战。 长工微推出50A高度集成E-Fuse——IS6105A,是一款专为热插拔保护设计的芯片,能够有效保护输入免受输出短路和瞬态影响。在启动期间,可通过设置输出电压上升斜率来限制浪涌电流。IS6105A内置MOSFET和采样电阻,并配备PMBus数字通信接口,将电源保护、监控和控制功能高度集成于单一的硅片中。在有效处理高电流负荷的同时,最大限度地减少外部元器件的使用数量,简化系统设计。 IS6105A支持4V-16V宽电压输入,配备电流监测功能(IMON),并采用RDS\_ON为1.2mΩ的集成功率MOSFET,内置先进的片上电流采样技术,可快速准确检测电流。芯片内部设置辅助泄放外部输出电容能量功能,当触发保护及使能关闭时,可以更快降低输出,关闭后端回路,实现负载电路在异常状态下快速下电,达到保护电路功能。 高度集成化 IS6105A将多种分立器件的功能高度集成于4mm x 5mm的大小,芯片内部同时集成了全面控制功能模块、高精度侦测模块及低内阻高速率导通MOSFET,相较于分立组合,该芯片可减少周边零件的数量,降低设计空间和成本。 图:IS6105A对比分立式热插拔解决方案 兼容PMBus协议通讯 IS6105A兼容PMBus 1.3标准,可提供简单而灵活的配置方式、电路板的精确系统控制及具体的监控和遥测技术。PMBus接口允许编程多种参数,如电压、电流、温度和故障参数,并读取和报告实时信息,用户可动态调节这些参数,以便快速便捷地整合电源信息,进行更加高效的电源管理,符合数据中心对高电流、高效能保护及系统简化的多重需求。如下图所示,IS6105A通过PMBus修改OVP的保护模式示例: 图:通过PMBus设置OVP为LATCH模式 图:通过PMBus设置OVP为RETRY模式 全面高精度电流电压信号采集 支持PMBus协议读取实时电压电流大小的同时,IS6105A通过内部高精度电压电流采集模组,可快速获得即时电压(VIN/VOUT)、电流(IOUT)、温度(Temperature)、功率(PIN)等数据,并做出反应调节。在无需PMBus通讯的电路应用时,IS6105A可通过IMON引脚到地的外部电阻,产生与器件电流成比例的电压,实现电流值的监测和反馈。 图:VIN精度为量程范围的±1% 图:VOUT精度为量程范围的±1% 图:温度精度在量程范围内±3% 图:PMBus IOUT精度在量程范围的±5%内 图:Imon 精度为量程范围的10A-50A ±3% 支持热插拔(Hot plug)应用 与许多通信基础架构一样,高可用性和高可靠性是数据中心系统设计的关键要素。可插拔模块和PCB(如服务器和存储设备)在电源接口需要保护和控制电路,通常将此电路称之为热插拔控制电路。 在热插拔(Hot plug)应用下,输入端会在热插拔瞬间产生极高电压,存在对后端器件的过压击穿风险,为防止瞬间高压传导至E-Fuse后端造成器件损坏,应避免在插入后立即上电,尽可能等待输入电压稳定后再进行上电。IS6105A支持用户通过预设的插入延时来延后芯片启动,避开插入瞬间的抖动电压。从插入瞬间开始timer会进入插入延时计数,在timer计数结束且满足上电条件时,VOUT开始进行软启动。通过timer计数来引入插入延时,可以有效避免后端器件因插入瞬间不稳定的电压导致过压击穿的风险。 图:IS6105A热插拔启动示意图 图:IS6105A的热插拔启动波形示意图 高速的故障响应 为避免负载电源及器件短路或过载引发的停机,用户可通过ISET引脚设置E-Fuse的最大电流限制。当监测到电流超过设定值时,系统将限制电流并进行故障计时。如果在计时内电流下降至正常值,芯片可及时退出OC状态恢复运行(OC RECOVER)。反之计时结束后电流未能降至设定值以下,芯片将关闭电流限制功能,通过故障汇报引脚拉低,并迅速切断回路(OCP)。 图:IS6105A的过流保护以及过流恢复示意图 图:IS6105A的OCP实测波形示意图 对于抬升速度更快,电流值更大的瞬间大电流而言,IS6105A会立即触发SCP保护,支持在200ns内做出反应并将FET关断。在设定的时间间隔后尝试自恢复限流上电,如果未能退出过流状态,芯片将不再上电,进入latch模式等待用户排除故障后手动重启。 图:IS6105A的短路电流示意图 图:IS6105A的SCP实测波形示意图 充裕的安全工作区间(SOA) MOSFET作为E-Fuse能否运行的关键,其安全工作区域(SOA)的参数决定了E-Fuse电气性能的上限。拥有更大的SOA意味着芯片可以安全稳定地工作在更大电及电流范围内。下图为IS6105A的SOA,可看到IS6105A作为一颗支持恒定拉载50A的E-Fuse,其极限电流为110A,留出了极其充裕的电流余量,在瞬间大电流流经时,IS6105A仍可以正常工作。 为防止MOSFET导通前过大的VDS叠加IDS超出SOA。IS6105A有着完善的预防功能。芯片内部除了使用软启动抑制浪涌的同时,还设置了软启动上电的电流限制,以确保MOS工作在SOA以内。 图:IS6105A 安全工作区域(SOA)图表

2025-12-12