算力似乎是现在这个时代不可不谈的一个问题，当一切都围绕数据进行之时，处理速度就是占领市场的一把利剑。机器学习、图像识别、信号处理、仿真引擎应用规模愈来愈大的现如今，传统的CPU已无法满足超大数据处理的需求，并行计算应运而生。

算力巨头纷纷“拼杀”数据中心市场，押注GPU、FPGA、ASIC等加速芯片，作用在计算加速、存储加速、通讯加速。巨头上演“三英战吕布”，也为数据中心加速市场提供了增长基础，硬件加速需求增强的背后是庞大的硬件电源需求。

怎样的加速硬件电源方案才能追赶上加速市场的增速？日前，MPS大电流模块产品经理杨恒为记者解析了加速硬件电源方案的趋势，与此同时介绍了MPS针对这一应用的相关新品。

加速硬件电源的四大趋势

“对于这种加速硬件对于电源方案的趋势，我们总结成为: 迅捷、高效、集成化、可拓展”，杨恒将加速硬件电源方案的未来发展总结为这四种趋势。

迅捷代表着加速电源需要有更高的响应速度以适应更大的动态跳变，同时整个电源的解 决方案的开发速度应该适应更短的研发周期。

高效代表着加速电源需要提供超高效率，以应对更加紧凑的硬件设计。因为加速卡的设计非常紧凑，其密度会越来越高。

集成化代表着加速电源需要提供全集成的模块化的设计，以减少占板面积。另外，集成化还体现在多路输出电源中，多路输出电源模块灵活匹配日趋复杂，需要集成度更高的加速芯片

可拓展代表着加速电源需要更灵活搭配多种加速环境和应用，这是因为大数据和人工智能在加速发展过程中，期间会涌现一批此前完全没有的应用，所以拥有这种特性即可迅速适配全新的应用。

加速芯片供电架构愈发复杂

在加速硬件的不断革新之下，加速芯片的供电架构也日趋复杂。杨恒表示，由于加速硬件在人工智能和大数据领域应用越来越广泛，所以各大加速芯片厂家也纷纷采用更先进的工艺推出集成度更高的加速芯片。

“以FPGA为例，几年前看到的FPGA的工艺制程是28nm，之后迅速推广到了16nm，现在最新一代针对加速核心市场的加速卡已采用最先进的7nm制程”，他表示，更先进的制程可使其在同样尺寸内加入更多的逻辑单元，同时由于加入了更多的逻辑单元，芯片的整体功率也越来越大。由于更先进制程的使用，对于核电压的要求越来越低。

“由于加速芯片厂商为了提供更复杂功能的加速芯片，提供更完善的功能，FPGA内部也集成了更多的功能单元，除加速逻辑单元以外，还会集成ARM处理器、DSP等，加入专门优化过的加速引擎”，他认为，越来越高度化的集成会造成针对加速芯片的电源解决方案越来越复杂，方案需要不同电压、不同路的多路输入，这种情况下电压轨会越来越多。

“为应对不同的加速应用，同一个系列下的芯片会针对不同应用做出不同的优化，这种优化就会造成加速芯片的电压轨和输入的电流各不相同。即便是同一款加速芯片，在不同应用场合使用到的内部的逻辑资源也是不同的”，他强调，随着应用的不同，电源解决方案的电压轨数量和电流也是各不相同的。

另外，加速芯片的供电架构还有一个趋势便是大动态，这种大动态是随着应用调用相关资源。

MPS方案具备的优势

杨恒为记者举例了一个典型的加速芯片对于输入电流和输入电压的要求和波形。典型的输入电压为0.72V，需要的满载电流是180A。为满足应用环境中资源调用，就要求负载跳变达到0A-100A，这是一个很大的动态。与此同时，di/dt（上升沿）也会达到非常快的速率，假如迅速从资源中增加逻辑门的调用，电压转换速率就会非常快，所以造成了FPGA核供电对大动态的要求。

因此，在对大动态电流要求如此严苛的背景下，输出电压不能出现太大的波动，典型的峰峰值应要求的控制在<+/-3%之间。为了满足这种要求，MPS的COT控制架构是极具优势的，在这种多相并联的应用下MPS使用的是多相的COT，可在大动态环境下实时调节开关频率。

不同加速应用越来越多的出现，实际上加速卡是基于应用来优化和设计的，假如加速卡厂家不能及时推出新的设计，就有可能错过某一个应用，这就对加速卡厂商研发时间提出了非常高的要求。

传统分立电源解决方案要从选型和采购开始，挑选各种器件，根据不同的电感/电容选择合适的环路补偿，这些都是非常耗时的。原理图和布局设计也是比较复杂，这种较为复杂的流程下，就有风险的可能，出现多次制板的验证。

杨恒表示，MPS的电源模块解决方案能够极大地缩短加速硬件的开发周期，这种方案可以实现1周内完成选型和采购，2周内完成原理图和PCB布线，之后即可直接制板和组装。这是因为MPS的电源模块进行了高度的集成和优化，客户上板后无需再做额外选型和采购，极大简化了原理图和PCB 布线。对于加速厂商来讲这些优势是非常重要的，赋能厂商应对新加速应用的环境。

一口气发布6款单路和四路新品

在新产品方面，杨恒首先展示了其MPM3695-100大电流可扩展模块，并介绍了这款产品是如何应对加速硬件的挑战的。

MPM3695-100支持4V-16V 输入，0.5V-3.3V 输出，支持最大100A的输出电流。这款产品将功率控制IC、电感电阻被动元件等一切全部集成在15x30mmBGA的封装之中，对于外部元件的要求是非常简洁的，基本上只需要输入和输出电容。与分立方案相比可以最多降低70%的占板面积。因为高度集成化，产品还是一个数字模块，具有数字可编程功能和MTP，客户可以去优化其配置，之后MPS可以提供提前编好的模块再出货给客户。

MPM3695-100在典型的12V输入1V输出下，能够最高效率可以达到90%，同时还可通过简单的信号线互联，从一个100A的解决方案拓展到800A，这对于加速卡应用来讲是非常友好的。

MPM3695-100基于Constant‐on‐Time技术，拥有超高速动态响应。在动态的时候可以针对时钟频率进行调节，可以极大地增加产品的动态响应，减少输出电容的尺寸和数量。通过测试两个3695-100模块并联的demo板，产品可以很快响应输出电流动态，同时能够保证输出电压不超过+/-3%的偏移。

杨恒展示了分立方案和MPM3695-100在应用上的示例图，可以看出典型的100A分立方案，使用控制器+DrMOS，因为100A需要4颗DrMOS，每颗DrMOS都需要很复杂的外部元件。另外，控制器本身需要比较复杂的外部元件。

相比起来，MPM3695-100可以极大地简化外部电路的设计，基本 只需要一个分压电阻、输入和输出电容，就可以做到100A的解决方案。

从PCB布板角度来看，MPM3695-100的典型的Layout采用BGA封装的，其输入的BGA焊球和输出的BGA焊球位置都是比较优化的，信号线的位置均放在其旁边。这种情况下，可以非常简单地扩展到800A的解决方案，使用8颗 MPM3695-100的模块即可轻松构建800A解决方案。

从高集成性上来讲，MPM3695-100可以集成所有电源解决方案需要的元器件，能够极大改善客户电源解决方案在板尺寸的问题。另外，多路集成的电源模块可以非常灵活地匹配各种不同的加速芯片应用，极大地减少电源解决方案在加速硬件板卡的占板面积。

除了单路大电流可扩展产品，MPS还推出的业界首款四路25A可拓展电源模块MPM82504，其支持4V-16V 输入，0.5V-3.3V 输出。这款产品的最大优势就是提供了四路25A输出电流，并且四路之间或模块之间能够任意并联，这种灵活的解决方案非常适应高速发展的加速卡应用的环境。值得一提的是，这款产品也可以通过片间并联来达到和MPM3695-100一样的最多800A的输出电流。

杨恒表示，因为多路输出在加速卡应用场景非常有优势，同时看到客户的接受度也是非常高的，因此一口气推出多款电源模块新品。

在多路输出的电源模块的系列当中，MPS分为双路输出和四路输出，双路输出方面曾推出3690-20A、3690-30A和3690-50A三款产品，三款产品是Pin-to-Pin的，分别提供了双路13A、双路18A和双路25A的输出能力。而MPS针对双路电源模块会同时发布对应的一个单路产品，具体而言本次发布了26A的MPM3690-30B和50A的MPM3690-50B新产品。

四路输出电源模块新品方面，则是电流从低到高分别为四路5A的MPM54504，双路12A+双路5A的MPM81204，4路25A的MPM82504，这三款新产品均搭载了MPS的特有COT控制模式，均具有高度集成化和超高的效率，非常适用于加速核心供电。