Yapay zeka (AI) uygulamaları daha yüksek güç ve daha hızlı işlem gerektirir; bu da güç yönetimi IC'lerinin (PMIC'ler) tasarımında bazı değişikliklere yol açar. Bu yeni gereksinimler, daha yüksek akım desteği ve daha iyi verimlilikten, geliştirilmiş termal yönetim ve daha küçük çözüm boyutuna kadar uzanmaktadır.
Power IC Yapımcılar yapay zeka yeteneklerinin özellikle verimlilik, geçici yanıt ve çözüm boyutu açısından yeni gereksinimlere yol açtığı konusunda hemfikir. Bu gereksinimler, otomotiv, endüstriyel veya veri merkezi uygulamalarına yönelik olsun, tüm pazar segmentlerini etkilemektedir.
"Son yapay zekanın (yani yapay zeka yeteneklerini entegre eden uç nokta cihazlarının) hızlı bir şekilde benimsenmesi, pil ömrünü uzatmak için bu cihazlara yüksek verimlilikle güç sağlayabilen PMIC'lere, çoğu uygulamanın boyutu kısıtlı olduğundan küçük çözüm boyutuna, hızlı yükleme geçici yeteneklerine, bu da uygulamada ek kapasitör gerektirmez; dolayısıyla uç nokta uygulamaları tipik olarak RF ve muhtemelen gürültüye duyarlı video ve ses yeteneklerini içerdiğinden çözüm boyutu küçülür ve EMI ayak izi düşük olur," dedi kıdemli ürün pazarlama müdürü James Lam, Renesas Elektronik A.Ş.
Otomotiv uygulamaları için daha yüksek güç ve daha hızlı işleme ihtiyacı iki temel zorunluluktur. Dialog Otomotiv İş Segmenti GM Kıdemli Başkan Yardımcısı Tom Sandoval şunları söyledi: "Yapay zeka uygulamaları, daha geleneksel işlemlerle karşılaştırıldığında önemli ölçüde daha yüksek güç gerektirir ve aynı zamanda güç sağlamak için çok hızlı yanıt gerektirir." Yarıiletken. "Özellikle ADAS (gelişmiş sürücü destek sistemleri) ve yapay zeka için "kare hızları" son derece yüksek; kamera tarafından yakalanan durumun ayrı ayrı anlık görüntülerinin daha hızlı işlenmesi ve çok daha fazlasını gerektirdiği yer burası."
Sandoval bunun güç yönetimi üzerinde iki etkisi olduğunu söyledi. “Birincisi, SoC'deki bu verileri işleyen bireysel çekirdeklerin sayısı, artan verileri paralel olarak ve daha hızlı bir şekilde işlemek için artıyor. Bu, SoC için genel mevcut gereksinimlerin çok daha yüksek olduğu anlamına gelir. İkincisi, çekirdeklerin artan işlem hızı, mevcut ve Voltaj geçiş kenarları çok daha hızlı” dedi.
Dialog'un yeni DA914X-A çok fazlı cihazları bu tür uygulamalar için optimize edilmiştir. Sandoval, "Rakibin tek fazlı muadillerine göre daha iyi geçici performansa, daha düşük kayıplara, daha iyi verime, optimize edilmiş termal dağılıma ve en aza indirilmiş dalgalı akım ve gerilimlere sahipler" dedi.
Dialog, AI tabanlı otomotiv uygulamaları için yüksek akım, otomotiv sınıfı, kademeli DC/DC (buck) dönüştürücülerden oluşan DA914X-A ürün ailesini tasarladı. Otomotiv AI SoC'lerini hedef alan DA914X-A ailesi, bir güç denetleyicisi ve ayrı FET'lerin birleşimini gerektiren güç çözümlerine bir alternatiftir. Yeni aile, güç FET'lerini ve gerekli tüm kontrol mantığını yüksek düzeyde entegre monolitik bir cihazda birleştirir. İşletim için yalnızca birkaç harici bileşen gereklidir, bu da sistemin malzeme listesi maliyetlerini ve çözüm ayak izlerini 170 mm'nin altına düşürür2, şirkete göre.
Sandoval, birçok müşterinin bir dizi ayrı bileşen kullandığını ancak DA914X ailesinin bu ihtiyaçları daha küçük ayak izi, daha düşük maliyet ve daha yüksek güvenilirliğe sahip tek bir monolitik PMIC'de karşılayabildiğini söyledi.
“Rakiplerle karşılaştırıldığında DA9141-A, düşük profilli uygulamalar için daha düşük PCB maliyetlerine ve daha düşük genel bileşen yüksekliklerine sahip; Daha fazla esnekliğe sahip, Endüktörleri ve kapasitörleri yük noktasına en yakın şekilde yerleştirme fırsatı sunuyor ve dağıtılmış bir güç dağıtımına sahip, bu da ısının daha eşit bir şekilde dağılmasını sağlıyor; bu da verimli termal yönetim için kritik önem taşıyor" dedi.
DA914X-A cihazları, 40 amp'e kadar akım seviyeleri sağlar ve son derece güç verimli olduğu, çok yüksek akım gereksinimleri olan karmaşık otomotiv SoC'lerine güç vermenin termal tasarım zorluklarını azalttığı söylenir. Bu, ürün ailesini, otonom araçlara yönelik makine öğrenimi ve görüntü uygulamalarında kullanılan grafiklere veya yapay zeka gömülü işlemcilere güç sağlamak için çok uygun hale getiriyor.
Yapay zeka tabanlı otomotiv uygulamaları için DA914X-A ürün ailesi (Kaynak: Dialog Yarıiletken)
DA914X-A ailesi şu anda iki cihazdan oluşmaktadır: DA9141-A ve DA9142-A. DA9141-A, tek kanallı, dört fazlı bir buck olarak çalışır DönüştürücüDA40-A, 9142-A'e kadar çıkış akımı sağlarken, DA20-A, 2.8-A'e kadar çıkış akımı sağlayan tek kanallı, çift fazlı bir dönüştürücü olarak çalışır. Tüm cihazların 5.5 V ila 0.3 V giriş voltajı aralığı ve 1.3 V ila XNUMX V çıkış voltajı aralığı vardır; bu da onları çeşitli düşük güçlü sistemler için uygun kılar.
DA914X-A ürünlerinin temel özellikleri arasında, tek fazlı bir mimariyle karşılaştırıldığında daha iyi geçici performans, daha düşük kayıplar, daha iyi verimlilik, optimize edilmiş termal dağılım ve en aza indirilmiş dalgalı akım ve gerilimler için çok fazlı çalışma yer alır. Ayrıca ısının daha eşit dağılımı ve verimli termal yönetim için dağıtılmış güç dağıtımı da sunar. Diğer özellikler arasında uzaktan algılama, tamamen programlanabilir yumuşak başlatma ve I2C, DVC ve Power Good göstergesi desteği içeren yapılandırılabilir GPIO'lar yer alır.
Şirket, ailede ayrıca besleme voltajının yüke bağlı olarak uyarlanabilir şekilde ayarlanmasına olanak tanıyan dinamik voltaj kontrolü de sunduğunu, bunun da aşağı akım devreleri düşük güç veya boşta moduna girdiğinde verimliliği artırdığını ve bunun da güç tasarrufu sağladığını söyledi.
DA914X-A cihazları AEC-Q100 Grade 1 onaylıdır ve
4.5 × 7.0 mm, 0.6 mm aralıklı 60 pinli FC-BGA paketi. Endüstriyel/ticari sınıf versiyonları da mevcuttur.
Renesas Electronics ayrıca endüstriyel uygulamalara yönelik olsa da yapay zeka işlemcileri için yüksek düzeyde entegre yeni bir PMIC sunuyor. RAA215300 dokuz kanallı PMIC, Renesas'ın yapay zeka destekli uygulamalar için tasarlanmış RZ/V2L ve RZ/G2L mikroişlemcilerini (MPU'lar) tamamlıyor.
Lam, yeni RAA215300 PMIC'nin uç yapay zeka uygulamaları için çok uygun olduğunu söyledi. "Rakip güç çözümlerine göre %15'e kadar daha yüksek verimlilik sağlıyor ve hızlı yük geçici yanıtı, ek çıkış kapasitörlerine ihtiyaç duymadan RZ MPU ve DRP-AI uygulamalarını destekliyor ve ayrıca VDDQ dahil olmak üzere eksiksiz DDR4 ve DDR3L güç çözümlerini sağlıyor. VTT, VREF ve VPP destekleri, bileşen sayısını ve çözüm boyutunu en aza indiriyor."
Ek olarak, EMI ve gürültü birleştirme azaltma özelliklerinin, yüksek kaliteli görüntü ve ses tanıma yapay zeka ürünlerine yönelik RF, video ve ses alt sistem tasarımlarını basitleştirdiğini söyledi.
RAA215300, altı Buck regülatörünü (5 A, 3.5 A, 2 × 1.5 A, 1 A, 0.6 A'yı destekler), üç LDO'yu (2 × 300 mA, 50 mA'yı destekler), bir gerçek zamanlı saati ve bir madeni para hücresini bir araya getirir. süper kapaklı şarj cihazı. Bu düzeydeki yüksek entegrasyon, tasarım karmaşıklığını azaltır ve kartta daha az bileşen olmasıyla sistem güvenilirliğini artırır. Özel VREF, VTT ve VPP raylarıyla DDR4, DDR4L, DDR3 ve DDR3L belleği destekler. PMIC ayrıca maliyetleri azaltan dört katmanlı baskılı devre kartlarına (PCB'ler) olanak tanır.
Endüstriyel yapay zeka uygulamaları için RAA215300 dokuz kanallı PMIC (Kaynak: Renesas Electronics)
Cihaz yerleşik bir EEPROM ile yapılandırılabilir. Endüstriyel uygulamalar için çalışma sıcaklığı aralığı -40°C ila 105°C'dir. Diğer özellikler arasında RF uygulamaları için EMI'yi azaltan yaygın spektrum, mikrofonlara veya hoparlörlere duyulabilir gürültü eşleşmesini ortadan kaldıran ultrasonik mod ve herhangi bir yazılım çalıştırılmadan önce sistemin güvenli bir şekilde açılması için yerleşik bir izleme zamanlayıcısı yer alır.
RAA215300, RZ/G2L, RZ/V2L ve diğer birçok Renesas teklifiyle, Ölçeklenebilir bir SMARC (Akıllı Mobilite ARMimarisi) sistemi için Kazanan Bir Kombinasyonda eşleşir.modül (SoM) yapay zeka tasarımıyla. Bu Kazanan Kombinasyon, Renesas MPU ve PMIC'ye ek olarak güç kontrolörleri, bir USB PD kontrol cihazı ve bir saat cihazı içerir.
RAA215300'ün numune sevkiyatları şu anda mevcut ve seri üretimin 2022'nin ilk çeyreğinde başlaması planlanıyor.
PMIC üreticileri ayrıca iletişim ve ağ ekipmanları, sunucular ve depolama için yeni güç IC'leri de sunuyor. Bir örnek, çok fazlı bir AI yonga setidir. Özdeyiş Integrated Products, Inc. Maxim Integrated Bulut ve Veri Merkezi İş Birimi iş yönetimi direktörü Steven Chen, bu yonga seti, çözüm verimliliğini artırmak ve çözüm boyutunu azaltmak için GPU'lar, FPGA'ler, ASIC'ler ve xPU'lar dahil olmak üzere AI donanım hızlandırıcılarına güç veriyor.
MAX16602 AI çekirdekleri çift çıkışlı voltaj regülatör MAX20790 akıllı güç aşaması entegre devresi, yüksek güçlü yapay zeka sistemleri için yüksek verimlilik ve küçük toplam çözüm boyutu sunar. Yonga seti, Maxim'in patentli birleştirilmiş teknolojisinin mevcut dalgalanma iptali özelliğini kullanıyor indüktörRakip çözümlerle karşılaştırıldığında yüzde bir verimlilik artışı iddia ederek 95 V çıkış voltajında ve 1.8 A yük koşullarında yüzde 200'in üzerinde verimliliğe dönüşüyor.
Chen, "Bilgisayarlara karşı doyumsuz bir susuzluk var" dedi. “Güç yönetimi IC'lerinin yüksek verimliliğe ulaşması ve yüksek hızlı bir güç yönetimi veriyoluyla yüksek akımı desteklemesi gerekiyor. Yeni PMIC'lerin, güç ve özellik gereksinimlerinin hassas noktasını anlayarak müşterinin yapay zeka çözümünü etkinleştirmesi gerekiyor."
Chen, PMIC'ler için çeşitli yeni gerekliliklerin bulunduğunu, bunun da yüksek verimlilik, gelişmiş geçici tepki ve düşük hareketsiz akım ile yüksek akım desteğine (>500 A) ihtiyaç duyulduğunu söyledi. Diğer gereksinimler arasında PMBus aracılığıyla telemetri, koruma özellikleri, form faktörüne uyacak çözüm boyutu, soğutma ve performansı optimize etmek için güç dağıtımı yer alıyor.
Yeni yonga seti tüm bu noktalara ulaşıyor. Çözüm, farklı çıkış akımı gereksinimleri (termal tasarım akımı tipik olarak 2 A ila 16 A veya daha fazladır) için 60 ila 800 faz arasında ölçeklenebilir ve düşük profilli (<4 mm) bağlı indüktör, aşağıdakiler gibi birden fazla form faktörünü destekleyecek şekilde özelleştirilebilir: çevresel bileşen ara bağlantı ekspresi (PCIe) ve OCP hızlandırıcı modülleri (OAM).
MAX16602 ve MAX20790 çok fazlı yonga seti ile uygulanan yapay zeka sistemlerinin, rakip çözümlerle karşılaştırıldığında daha az ısı ürettiği söyleniyor. Maxim'in birleşik indüktörü sayesinde teknoloji ve monolitik entegre çift taraflı soğutma güç aşaması IC'leri sayesinde yüzde 50 daha düşük anahtarlama frekansı sayesinde güç kaybı azalır.
MAX16602CL8EVKIT kartı (Kaynak: Maxim Integrated)
Maxim Integrated ayrıca, monolitik entegre yaklaşımın, yüksek verime ulaşmak için "FET'ler ve sürücüler arasındaki parazit direncini ve endüktansı pratik olarak ortadan kaldırdığını" belirtti.
Birleşik indüktörlere ve akıllı güç aşaması IC'lerine sahip MAX16602, gelişmiş geçici yanıt ve düşük hareketsiz akıma sahip yüksek verimli çekirdek regülatörler uygular ve mimari, bileşen sayısının azaltılmasına ve gelişmiş güç yönetimi ve telemetrinin etkinleştirilmesine ve tam yük aralığında enerji tasarrufunun artırılmasına yardımcı olur. Koruma ve kapatmaya yönelik regülatör parametreleri, PMBus protokolü kullanılarak seri arayüz üzerinden ayarlanabilir ve izlenebilir.
MAX16602 ve MAX20790 cihazları Maxim Integrated'in web sitesinde (örnekler dahil) ve yetkili distribütörlerinde mevcuttur.
Dialog Semiconductor hakkındaMaxim IntegratedMaxim Integrated ProductsRenesas Electronics America