יישומי בינה מלאכותית (AI) דורשים הספק גבוה יותר ועיבוד מהיר יותר, מה שמניע כמה שינויים בעיצוב של מערכות ניהול צריכת חשמל (PMIC). דרישות חדשות אלה נעות מתמיכה נוכחית גבוהה יותר ויעילות טובה יותר ועד ניהול תרמי משופר וגודל פתרון קטן יותר.
כוח IC יצרנים מסכימים כי יכולות ה- AI מניעות דרישות חדשות במיוחד ליעילות, תגובה חולפת וגודל הפתרון. דרישות אלה משפיעות על כל פלחי השוק, בין אם מדובר ביישומי רכב, תעשייה או מרכזי נתונים.
"האימוץ המהיר של AI קצה, כלומר התקני קצה המשלבים יכולות AI, יוצר את הצורך ב- PMIC שיכולים להניע מכשירים אלה ביעילות גבוהה להאריך את חיי הסוללה, גודל הפתרון הקטן, מכיוון שרוב היישומים הם מוגבלים בגודל, יכולות חולפות של עומס מהיר, שאינו דורש קבלים נוספים ביישום - אז שוב, הפתרון הקטן והטביעת רגל נמוכה של EMI מכיוון שיישומי נקודת הקצה כוללים בדרך כלל RF ואולי יכולות וידאו ושמע שהן רגישות לרעש ", אמר ג'יימס לאם, מנהל שיווק מוצרים בכיר, חברת Renesas Electronics Corp.
עבור יישומי רכב הצורך בהספק גבוה יותר ועיבוד מהיר יותר הם שני דברים חשובים שחייבים. "יישומי AI דורשים הספק גבוה יותר באופן משמעותי וגם דורשים תגובה מהירה מאוד לאספקת כוח בהשוואה לעיבוד קונבנציונאלי יותר", אמר טום סנדובל, סגן נשיא בכיר, GM, פלח עסקי רכב, דיאלוג סמיקונדקטור. "במיוחד עבור ADAS [מערכות סיוע לנהיגה מתקדמות] ו- AI," קצבי הפריימים "גבוהים במיוחד, כאן הצילומים האישיים של המצב הנלכד על ידי המצלמה דורשים עיבוד מהיר יותר והרבה יותר ממנו."
סנדובל אמר כי יש לכך שתי השפעות על ניהול צריכת החשמל. "מספר אחד, הליבות הבודדות ב- SoC המעבדות את הנתונים האלה גדלות במספרים כדי לעבד במקביל את הנתונים המוגדלים ובמהירות מהירה יותר. המשמעות היא שהדרישות הנוכחיות הכוללות של ה- SoC גבוהות בהרבה. מספר שתיים, ליבות מהירות העיבוד מוגברת פירושו הזרם ו- מתח קצוות המעבר מהירים הרבה יותר ", אמר.
התקני ה- DA914X-A החדשים של דיאלוג מותאמים לסוג יישומים זה. "יש להם ביצועים חולפים טובים יותר, הפסדים נמוכים יותר, יעילות טובה יותר, פיזור תרמי אופטימיזציה, וזרם אדוות ומתחים ממוזער מהמקבילים החד פאזיים של התחרות", אמר סנדובל.
דיאלוג עיצבה את משפחת המוצרים DA914X-A של ממירים DC/DC (באק) מדורגים ברמה גבוהה ברכב, ליישומי רכב מבוססי AI. משפחת DA914X-A, הממוקדת לרכבי AI SoCs לרכב, היא חלופה לפתרונות כוח הדורשים שילוב של בקר כוח ו- FETs נפרדים. המשפחה החדשה משלבת כוח FETs וכל היגיון הבקרה הנדרש במכשיר מונוליטי משולב ביותר. דרושים רק כמה רכיבים חיצוניים להפעלה, מה שמוריד את עלויות החשבון של המערכת וטביעות רגל הפתרון מתחת ל -170 מ"מ2לדברי החברה.
סנדובל אמר שלקוחות רבים משתמשים במערך של רכיבים נפרדים, אך משפחת DA914X יכולה לענות על צרכים אלה ב- PMIC מונוליטי יחיד עם טביעת רגל קטנה יותר, עלות נמוכה יותר ואמינות גבוהה יותר.
"בהשוואה לתחרות, ל- DA9141-A יש עלויות PCB נמוכות יותר וגבהים מרכיבים נמוכים יותר עבור יישומים בעלי פרופיל נמוך; יש לו גמישות רבה יותר, ומציע הזדמנות למקם את המשרנים והקבלים בצורה מיטבית קרוב לנקודת העומס, ויש לו פיזור הספק מבוזר, וכתוצאה מכך התפלגות חום אחידה יותר - קריטית לניהול תרמי יעיל ", אמר.
התקני DA914X-A מספקים רמות נוכחיות של עד 40 אמפר, ונאמר כי הם יעילים במיוחד בחשמל, ומפחיתים את אתגרי העיצוב התרמי של הפעלת מערכות רכב מורכבות בעלות דרישות זרם גבוהות מאוד. זה הופך את משפחת המוצרים למתאימה מאוד להפעלת גרפיקה או מעבדים מוטבעים המשמשים ביישומי למידה וראייה של כלי רכב אוטונומיים.
משפחת המוצרים DA914X-A עבור יישומי רכב מבוססי בינה מלאכותית (מקור: Dialog סמיקונדקטור)
משפחת DA914X-A מורכבת כיום משני מכשירים: DA9141-A ו- DA9142-A. ה- DA9141-A פועל ככסף חד-ערוצי, דו-פאזי מֵמִיר, המספק עד 40-A זרם פלט, בעוד DA9142-A פועל כממיר חד-פאזי דו-פאזי חד-ערוצי, המספק עד 20-A זרם פלט. לכל המכשירים יש טווח מתח כניסה של 2.8 V עד 5.5 V וטווח מתח יציאה של 0.3 V עד 1.3 V, מה שהופך אותם מתאימים למגוון מערכות הספק נמוך.
המאפיינים העיקריים של מוצרי DA914X-A כוללים פעולה רב-פאזית לביצועים חולפים טובים יותר, הפסדים נמוכים יותר, יעילות טובה יותר, פיזור תרמי אופטימלי וזרם אדוות ומתחים ממוזער בהשוואה לארכיטקטורה חד-פאזית. הוא מציע גם פיזור חשמל מבוזר להפצה אחידה יותר של חום וניהול תרמי יעיל. תכונות אחרות כוללות חישה מרחוק, התחלה רכה הניתנת לתכנות מלאה ותצורות GPIO הניתנות להגדרה הכוללות תמיכה ב- I2C, DVC ומחוון Power Good.
המשפחה מציעה גם בקרת מתח דינאמי המאפשרת התאמה אדפטיבית של מתח האספקה תלוי בעומס, מה שמגדיל את היעילות כאשר המעגל במורד הזרם נכנס למצב הספק נמוך או למצב סרק, וכתוצאה מכך חיסכון בחשמל, אמרה החברה.
התקני DA914X-A הינם מוסמכים מסוג AEC-Q100 בדרגה 1 וזמינים ב
מארז 4.5 × 7.0 מ"מ, 0.6 מ"מ פיצ '60 פינים FC-BGA. קיימות גם גרסאות תעשייתיות/מסחריות.
Renesas Electronics מציעה גם PMIC חדש מאוד משולב עבור מעבדי AI, אם כי מכוון ליישומים תעשייתיים. RAA215300 תשעה ערוצים PMIC משלימים את המעבדים RZ/V2L ו- RZ/G2L של Renesas המיועדים ליישומים התומכים ב- AI.
לאם אמר כי ה- RAIC215300 PMIC החדש מתאים היטב ליישומי AI קצהיים. "היא מספקת עד 15% יעילות גבוהה יותר מפתרונות הספק המתחרים והתגובה החולפת לעומס המהיר תומכת ביישומי RZ MPU ו- DRP-AI מבלי לדרוש קבלים פלט נוספים, והיא מספקת גם את פתרונות הכוח המלאים של DDR4 ו- DDR3L כולל VDDQ, תומך ב- VTT, VREF ו- VPP, וממזער את מספר הרכיבים וגודל הפתרון. "
בנוסף, תכונות EMI והפחתת צימוד רעש מפשטות את עיצובי תת-המערכת RF, וידאו ושמע המיועדים למוצרי AI וזיהוי קולי באיכות גבוהה, אמר.
RAA215300 משלב שישה וסתים (תומך 5 A, 3.5 A, 2 × 1.5 A, 1 A, 0.6 A), שלושה LDOs (תומכים 2 × 300 mA, 50 mA), שעון בזמן אמת ותא מטבעות/ מטען supercap. רמה זו של אינטגרציה גבוהה מפחיתה את מורכבות העיצוב ומגדילה את אמינות המערכת עם פחות רכיבים על הלוח. הוא תומך בזיכרון DDR4, DDR4L, DDR3 ו- DDR3L עם מסילות VREF, VTT ו- VPP ייעודיות. PMIC מאפשר גם לוחות מעגלים מודפסים בעלי ארבע שכבות, המפחיתים עלויות.
ה- RAA215300 תשעה ערוצים PMIC ליישומי AI תעשייתיים (מקור: Renesas Electronics)
ניתן להגדיר את המכשיר עם EEPROM מובנה. טווח טמפרטורות ההפעלה הוא -40 ° C עד 105 ° C עבור יישומים תעשייתיים. תכונות אחרות כוללות ספקטרום רחב להפחתת EMI ליישומי RF, מצב אולטרסוני לסילוק צימוד רעשים למיקרופונים או רמקולים וטיימר כלב שמירה מובנה להפעלת מערכת מאובטחת לפני הפעלת תוכנה כלשהי.
ה-RAA215300 משתלב עם ה-RZ/G2L, RZ/V2L ועוד כמה הצעות של Renesas בשילוב מנצח עבור מערכת SMARC (Smart Mobility ARChitecture) ניתנת להרחבה-על-מודול (SoM) עם עיצוב AI. בנוסף ל-Renesas MPU ו-PMIC, השילוב המנצח הזה כולל בקרי כוח, בקר USB PD והתקן שעון.
משלוחים לדוגמה של RAA215300 זמינים כעת, והייצור ההמוני מתוכנן להתחיל ברבעון הראשון של 2022.
יצרני PMIC מספקים גם מחשבי IC חדשים לציוד תקשורת ורשתות, שרתים ואחסון. דוגמה אחת היא ערכת שבבים מלאכותית של AI מ אמרה מערכת Integrated Products, Inc. ערכת השבבים הזו מפעילה מאיצי חומרה AI הכוללים GPUs, FPGAs, ASICs ו- xPUs כדי להגדיל את יעילות הפתרון ולהקטין את גודל הפתרונות, אמר סטיבן צ'ן, מנהל ניהול עסקים ביחידה העסקית Cloud and Data Center ב- Maxim Integrated.
MAX16602 AI ליבות מתח כפול וסת ו-MAX20790 IC שלב הכוח החכם מספקים יעילות גבוהה וגודל פתרון כולל קטן עבור מערכות AI בעלות הספק גבוה. ערכת השבבים ממנפת את תכונת ביטול האדוות הנוכחית מהצימוד המוגן בפטנט של מקסים משרן, הטוען לשיפור היעילות באחוז אחד בהשוואה לפתרונות תחרותיים, ומתורגם ליעילות של יותר מ -95 אחוזים במתח פלט 1.8 וולט ובתנאי עומס של 200 A.
"יש צמא שאינו יודע שובע למחשוב", אמר חן. "ICs לניהול חשמל צריכים להשיג יעילות גבוהה ולתמוך בזרם גבוה עם אוטובוס לניהול חשמל במהירות גבוהה. PMICs חדשים צריכים לאפשר פתרון AI של לקוח על ידי הבנת הנקודה המתוקה של דרישות העוצמה והתכונות ".
חן אמרה כי ישנן מספר דרישות חדשות עבור PMIC, מה שמוביל את הצורך בתמיכה בזרם גבוה (> 500 A) עם יעילות גבוהה, תגובה חולפת משופרת וזרם שקט נמוך. דרישות אחרות כוללות טלמטריה באמצעות PMBus, תכונות הגנה, גודל הפתרון שיתאים לגורם הצורה, קירור ואספקת חשמל בכדי לייעל את הביצועים.
ערכת השבבים החדשה פוגעת בכל הנקודות הללו. הפתרון ניתן להרחבה בין 2 ל -16 שלבים לדרישות זרם פלט שונות (זרם עיצוב תרמי הוא בדרך כלל 60 A עד 800 A או יותר), והמשרן המחובר בעל פרופיל נמוך (<4 מ"מ) ניתן להתאמה אישית לתמיכה בגורמי צורה מרובים כגון: רכיבי היקפי קישור אקספרס (PCIe) ומודולי מאיץ OCP (OAM).
מערכות בינה מלאכותית המיושמות עם ערכת השבבים הרב-פאזית MAX16602 ו-MAX20790 אמורות לייצר פחות חום בהשוואה לפתרונות תחרותיים. תודה למשרן הצמוד של מקסים טֶכנוֹלוֹגִיָה ו-ICs משולבים דו-צדדיים של שלבי כוח קירור מונוליטי, אובדן הספק מופחת כתוצאה מתדר מיתוג נמוך ב-50 אחוז.
לוח MAX16602CL8EVKIT (מקור: Maxim Integrated)
Maxim Integrated ציין גם כי הגישה המשולבת המונוליטי "מבטלת כמעט את ההתנגדות הטפילית ואת ההשראות בין FETs לנהגים" כדי להשיג את היעילות הגבוהה.
ה- MAX16602 עם המשרנים המחוברים ומחשבי ה- IC החכמים של שלב ההספק מיישמים רגולטורי ליבה בעלי יעילות גבוהה עם תגובה חולפת וזרם שקט נמוך והאדריכלות מסייעת בהפחתת מספר הרכיבים ומאפשרת ניהול חשמל וטלמטריה מתקדמים ומגדילה את החיסכון באנרגיה על פני טווח העומס המלא. ניתן להגדיר ולפקח על פרמטרי וויסות להגנה וכיבוי באמצעות הממשק הטורי באמצעות פרוטוקול PMBus.
התקני MAX16602 ו- MAX20790 זמינים באתר Maxim Integrated (כולל דוגמאות) ובמפיציו המורשים.
אודות Dialog SemiconductorMaxim IntegratedMaxim מוצרים משולביםRenesas Electronics America