【導讀】5G時(shí)代萬(wàn)物互聯(lián)，云計算的快速發(fā)展令人驚嘆。大型互聯(lián)網(wǎng)公司、云計算服務(wù)提供商和通信服務(wù)提供商對服務(wù)器的計算性能和數據處理速度有了更高的要求。傳統CPU已不能滿(mǎn)足當今的數據處理要求。
以GPU為核心的硬件加速卡仍遙遙無(wú)期，就目前而言，因其可配置性、靈活性、較短的開(kāi)發(fā)周期、高并行計算速度和低延遲，以FPGA為核心的加速卡優(yōu)勢顯而易見(jiàn)。
未來(lái)，基于PCIe接口和FPGA的熱插拔加速卡市場(chǎng)將出現驚人的增長(cháng)。對當今的硬件來(lái)說(shuō)，加速器仍可以證明其價(jià)值。
新挑戰
這種爆炸性增長(cháng)的背后是技術(shù)的不斷發(fā)展。無(wú)論是提高計算速度還是增強處理器功能，電源設計都面臨不小的挑戰（見(jiàn)圖1）。
圖1：加速卡的發(fā)展趨勢
隨著(zhù)數據處理的帶寬和要求越來(lái)越高，處理器需要的電流和功率也越來(lái)越多。加速卡的計算密度和浮點(diǎn)速度要求也變得越來(lái)越難以滿(mǎn)足工業(yè)需求。
加速卡插槽通常都符合PCIe標準，因此電路板尺寸是固定的。但處理器的尺寸因不斷增長(cháng)的計算要求而增加，為電源留出的空間不斷壓縮。
在新的挑戰之下，電源模塊以其高集成度、小尺寸和高功率密度的優(yōu)勢脫穎而出，完全滿(mǎn)足了加速卡的電源要求。
新需求
在加速卡提出新挑戰的同時(shí)，FPGA電源要求也越來(lái)越復雜。這些新的電源要求如下所述（如圖2所示）：
1.輸出電壓偏移：電壓軌的輸出電壓偏差必須小于±3％，而且設計中應留有足夠的余量。要求優(yōu)化控制環(huán)路以增加帶寬并確保其穩定性，同時(shí)謹慎選擇并設計去耦電容。
2.單調啟動(dòng)：所有電壓軌的啟動(dòng)必須單調上升，而且應避免輸出電壓回到其起始值。
3.輸出電壓紋波：在穩態(tài)操作中，所有電壓軌（模擬電壓軌除外）的輸出電壓紋波必須至少為10mV。
4.時(shí)序：在啟動(dòng)和關(guān)斷期間，FPGA必須滿(mǎn)足特定的時(shí)序要求。
圖2：FPGA電源設計要求
為了應對新的電源挑戰與要求，MPS的高級應用工程師們專(zhuān)門(mén)針對PCIe接口和FPGA可插拔加速卡做了技術(shù)直播，介紹了MPS的幾種主要電源模塊產(chǎn)品：
● MPM3695-100：提供異相工作模式的100A電源模塊
● MPM82504：第一款具有可并聯(lián)輸出的4通道25A電源模塊
● MPM54304：具有內置啟動(dòng)時(shí)序配置的4通道3A電源模塊
直播中還介紹了MPS特有的雙輸入電源解決方案，該方案可以滿(mǎn)足大功率加速卡的雙輸入（PCIe電源+輔助電源）需求（見(jiàn)圖3）。
圖3：雙輸入電源解決方案
借助MPS專(zhuān)有的多相恒定導通時(shí)間（MCOT）技術(shù)，該解決方案可以確保在雙輸入環(huán)境中共享電源模塊的電流，并且在單PCIe電源和雙輸入情況下均可正常工作。
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