Vicor以低杂讯/高整合度电源方案满足嵌入式AIoT设计需求
- 李佳玲／台北
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随着物联网装置正进一步整合边缘运算能力，以实现更丰富的功能应用，可望带动新一波创新应用的蓬勃发展，而这些复杂又紧密的电子产品及系统将催生对更小、更有效率、更低成本的电源系统的需求。电源模块业者美商怀格(Vicor)可提供从前端(Front End)到板端负载点(POL)的完整电源解决方案，其创新的拓朴架构与封装散热技术，是能够以小型化方案满足各类物联网应用需求的重要关键。
Vicor应用工程师张仁程表示，电源架构正朝宽广的输入范围和高输入电压、高输出功率、小尺寸、自动量测(Telemetry)、散热、高效率与高功率密度、以及重量轻等趋势改变。而针对精巧的AIoT装置，则对低杂讯与快速响应有更高的要求。Vicor拥有完备的电源模块，可为小、中和高功率产品，提供高效、高密度、且低杂讯的解决方案。
针对小功率产品，可采用Picor系列升降压转换器模块，它是建立在专有的ZVS(零电压切换)拓扑结构之上，采用先进控制矽晶整合、最先进平面磁性组件和高性能功率半导体技术，可支持1MHz的运作频率，这意味着，开发人员可选用额定值较低的电感与电容等外部被动元件，而使整体系统的尺寸缩小。
在中功率产品设计方面，Vicor则可提供专属的电源拓朴架构Factorized Power架构(FPA)，主要包含两个部分，一是用来调节输入电压的预稳压器模块(PRM)，另一个是将调节过的电压转换为所需直流电压的电压转换器模块(VTM)。透过此架构，可实现高转换效率、低杂讯与快速响应、高功率密度及低配电损耗等特性。
至于高功率产品，Vicor日前发表了最新的Power-on-Package(合封电源)方案，这是专为支持高效能人工智能CPU/GPU/ASIC (“XPU”) 处理器所设计。藉由将其PRM+VTM架构进一步解构为MCD(模块化电流驱动器)与MCM(模块化电流倍增器)，并将MCM整合至XPU封装之中，如此一来，可将来自稳压器的大电流供电从主机板移至XPU旁边，实质上取消了电源配送网络，不仅能免除「最后一寸」的功率损失问题，还有助于简化XPU附近的布局/密度，并减少XPU的大部分电源接脚，让XPU I/O能有更多的灵活性与功能。
MCM具备尺寸精巧与低杂讯特性，能够与对杂讯敏感的高效能XPU封装在一起，这是Vicor近年来积极推动48V直接到XPU电源架构的重要进展，也已获得领先处理器业者的采用。例如，ExaScaler/PEZY超级电脑公司(ExaScaler and PEZY Computing)日前在2017超级运算大会(SC17)上推出的Gyoukou超级电脑，便是将其PEZY CPU与Vicor合封电源MCM封装在一起，可在XPU上实现高效率的48V直接降压到次1V电流倍增。
张仁程指出，为了实现更多功能，并免于受到传统12V尺寸、重量与损耗的限制，近来已有越来越多产业转向采用48V电源设计，除了通讯与数据中心之外，包括汽车、LED照明、工业设备以及电动工具等都已朝此趋势移转。Vicor是48V电源方案的领先供应商，在转换效率、功率密度、成本、以及上市时程等各方面都较竞争对手有更优异的表现。
最后，为了协助设计人员降低电源系统的设计风险，Vicor还提供了完整的在线设计工具(Power System Design Tools)，其中包含电源系统设计工具、模拟、配置工具、以及白皮书、影片资源等丰富内容，可协助设计人员快速查找所需的电源模块，并有效地进行电源系统设计，以期透过采用高效的电源方案，提升产品的差异化优势。
