電源是支撐AI芯片性能的關鍵!未來Power產品將走向碳化硅、氮化鎵技術
2024-01-26 11:30:23 NancyZhou，EETOP 綜合編輯現代功率系統需要高效且設計緊湊的穩壓器。為了應對這一挑戰，近日，英飛凌科技股份公司面向服務器、AI、數據通信、電信和存儲市場推出了適用于DC-DC POL應用且內置快速COT架構的12A和20A同步降壓穩壓器TDA388xx系列產品。
近年來，隨著AI的概念爆火，訓練大模型成為主流之后，整個OAM的出貨量爆增。英偉達OAM卡的尺寸大小不足半張A4紙，但是功率可以達到700W甚至更高，這就要求功率密度也呈指數級的增長，而支撐這個功率密度的就是Power（電源）IC。
據統計，在一塊客戶GPU的板子上，DC-DC的用量將超過60顆半導體DC-DC的產品，這個數量是服務器的CPU板子上的1.5倍。除了集成了控制器和MOSFET的DC-DC以外，其實傳統的數字控制器和Power Stage，這些產品不僅占板面積很大，并且整個對于效率的影響，對于主芯片性能的影響都是極大的，如果AI芯片想發揮出最高的功效，周圍的電源一定是非常重要的。
英飛凌科技大中華區電源與傳感系統事業部應用管理經理董唯一介紹說：“12A和20A POL系列產品最重要的一個特征，就是它采用了英飛凌自己的Fast COT引擎。因此，就可以使得英飛凌整個產品架構更符合服務器、AI、包括GPU、通信等客戶的需求。”據介紹，英飛凌此次推出的TDA388xx系列產品擁有五大特點：
產品是可變換頻率的，范圍從600KHz到1MHz都可調；
軟啟動的時間，最小可以達到一毫秒；
使用voltage模式；
有電源良好輸出指示信號；
是一個單晶圓的產品，里面只有一個晶圓，最大的好處是性價比可以提高。
董唯一，英飛凌科技大中華區電源與傳感系統事業部應用管理經理
英飛凌新推出的TDA388xx系列穩壓器在功率系統效率和設計緊湊性方面實現了重大飛躍。其關鍵特性之一是其內置多種保護功能，包括預偏壓啟動和熱補償電流限制以及過壓保護（OVP）和欠壓保護（UVP）等，即使在故障情況下也能確保系統安全。并且，為了提高安全性，英飛凌還在TDA388xx產品系列中加入了熱關斷功能。此外，最新的12 A和 20 A同步降壓穩壓器采用快速恒定導通時間（COT）控制模式來優化性能。這種方法可確保快速瞬態響應，能夠最大程度地減少無源元件數量并節省電路板空間。
TDA388xx系列穩壓器用途廣泛，能夠在4.0 V至16 V的寬輸入電壓范圍內穩定工作，并且可以通過外部偏置電源進一步擴展在各種DC-DC應用場景中的應用范圍。此外該系列產品采用符合ROHS標準的QFN-21封裝，能夠在-40°C至125°C 的溫度范圍內有效工作。憑借這些特性，TDA38825/26/12/13特別適用于要求嚴苛的功率系統環境。
董唯一進一步分享，其實英飛凌做這一系列產品的動因有兩個：
第一，基于前兩年的缺芯潮。英飛凌希望可以降低客戶的供應鏈風險，因此，英飛凌做的這一系列產品在市場上都是可以通用的產品，從而可為用戶提供更大的選擇余地。
第二，英飛凌研發的POL產品，更加配合整個產品的系統去使用，可以給客戶提供更穩定和更可靠的整體的系統級解決方案，這也是推出12A和20A POL的原因所在。
英飛凌認為，在小電流的部分，即12A、20A這一部分的產品將采用單晶圓的技術，該技術也符合整個市場的趨勢和要求，主打性價比和性能，因為單晶圓的芯片成本一定比多晶圓的低。至于25A和40A，英飛凌會保持自己之前的工藝，將芯片推向更高效和更好性能的方向。即將會用COT技術，可以有效地幫助工程師簡化整個設計的流程。
據介紹，TDA388xx系列產品共有四款降壓穩壓器（TDA38812、TDA38813、TDA38825 和 TDA38826），均具有獨一無二的內部補償功能，這不僅提高了易用性，還減少了對外部半導體組件的需求。該系列產品采用了適合各種應用的通用性設計，并提供可供選擇的開關頻率和軟啟動功能。由于具備可編程的電流限制，這些穩壓器可以實現精準的控制，而且支持固定頻率連續導通模式（FCCM）和不連續導通模式（DCM）。此外，TDA388xx系列穩壓器還可通過外部基準輸入實現電壓追蹤。這一靈活性對于滿足不同的功率系統要求至關重要。上述特性共同提升了該穩壓器產品系列的適應性和效率。
隨著AI的發展，功率的提升帶來整個功率密度正呈指數型增長，這必將會給電源行業帶來重大的變革。無論是CPU，還是AI芯片，產品的支撐點都在電源部分。如果沒有電源，就無法發揮出CPU、AI強大的性能。對于AI芯片而言，整個功率的算力想要發揮出來，甚至是AI芯片的性能想要發揮出來，供電的動態響應對它的影響很大。
英飛凌是power(電源)領域的市場領導者。在Power IC支撐著功率密度的增長方面，英飛凌主要表現在以下四大方面：
英飛凌擁有非常先進的封裝工藝，這項工藝現在也應用到英飛凌最新一代的產品中。另外，英飛凌未來會做一些集成電感的產品，可以進一步縮小芯片的面積，給客戶更大的空間，使得他們的板子也好，他們的產品也好，功率密度更大。
英飛凌擁有系統級的架構。不僅僅是從12V電源到GPU。現在的架構未來都會到48V，而英飛凌有自己48V的解決方案。此外，英飛凌現在也在做關于垂直供電的產品。
除了電源產品以外的一些支撐，比如還有一些電源保護，DC-DC 的電源，所有產品支撐著英飛凌推動數據中心的電源供電走向數字化，走向低碳化。
