一切都在“显性”数据化的时代，机器学习、图像识别、信号处理、仿真引擎等功能需求纷至沓来，对于数据处理的需求与速度到达了前所未有高度，这让传统基于串行架构的传统CPU难以“招架”，为了突破数据处理的瓶颈，GPU、FPGA、ASIC等加速芯片纷纷披挂上阵，为计算加速、存储加速、通讯加速助力。但随之而来的问题是，各类计算加速芯片与加速硬件对电源系统的性能需求也不断升级，电源管理该如何应对数据中心时代的“变局”？

取代分立

在算力决定一切的时代中，加速芯片也在集成度、复杂度层面不断提升，显然对电源系统提出了更高的挑战。

MPS大电流模块产品经理杨恒表示，首要是加速芯片工艺不断升级，以加入更多的逻辑单元，同时为实现更强劲的性能，集成度不断走高，在片内集成了如高带宽内存、数模转换器(ADC)、加速引擎等单元，不仅使整体功率走高，而且加速芯片中的多个功能单元需要多路电源输入，同时对于电压、电流的要求也各不相同，因此需要多路输入，即各种各样的电压轨和输入电流。

“更进一步，为应对不同的加速应用，同一个系列下的加速芯片会针对不同应用做出不同的优化，这种优化将造成加速芯片的电压轨和输入的电流各不相同。比如有的内核利用率是80%，那么它对供电电流就基本要求100%满载，而有的内核利用率是50%，那对电流要求也会下降，假如是120A的满载可能只需用到50A/60A。”他举例说。

此外，为了实现更高能效比，主芯片往往会根据负载及应用进行自动功耗调节，因此也需要更高的动态范围。

面对上述的诸多难题，如果还选择传统的多个分立的供电芯片或者模块供电，将会极大增加电源部分的占板面积，使原本已经非常紧凑的加速芯片设计更为困难，此时电源模组的优势更加凸显。杨恒强调，在加速卡应用领域，功率密度越来越大，同时由于服务器的尺寸不变甚至缩小，导致了板卡上电源方案所需的占板面积越来越小，分立方案受到的限制越来越大，而电源模块前景是越来越广阔的，未来全面的集成模块方案或将取代分立的方案。

四大趋势

尽管电源模组被寄予厚望，但加速卡显然对电源模组提出了更高的要求。杨恒认为，加速卡对于电源模组的需求趋势是高响应、高效率、集成化、可拓展。

他进一步详解说，高响应是指电源模组方案需要有更高的响应速度以适应更大的动态跳变，同时整个方案的开发速度要快，以适应更短的研发周期。

对于高效的需求，杨恒指出，这是要求提供高效率的解决方案，以应对更加紧凑的硬件设计。

这就涉及集成化。杨恒分析，集成化需从两大维度入手。由于加速卡的设计非常紧凑，需要用全集成的模块化设计如集成芯片、功率管、电感和阻容元件等来替代分立方案，从而减少电源硬件的占板面积，为内存、HBM等其他功能模块腾出空间。此外，集成化还体现在电源的多路输出方面，即要在同一个封装内加入多个输出，以灵活地匹配日趋复杂、集成度更高的加速芯片。

而集成化的优势不止于此。杨恒进一步提及，传统分立电源解决方案至少需要6个月开发周期，而且更复杂且风险更大。从选型和采购开始，不但需要挑选各种器件——驱动芯片、功率器件，根据不同的电感/电容选择合适的环路补偿，还要考虑相当复杂的原理图和布局设计，一旦出现差错，就会产生多次制板的验证风险。采用电源模块方案，不仅极大地降低了复杂度，减少了布板面积，而且可在两周内完成选型、采购及原理图设计，之后即可直接制版和组装，极大缩短了开发周期，使客户可更专注于差异化的加速卡设计。

更要指出的是，面对全球“缺芯”冲击，客户采用分立方案需与多个Vendor（供应商）打交道。杨恒谈到，客户除电源管理IC、功率IC、驱动IC之外，还要与被动元件如电容、电阻厂商联系，面临的各种缺货问题困扰重重，而使用电源模块可省却诸多供应紧张问题，一步到位。

对于可拓展性来说，杨恒的观点是随着大数据和AI的加速发展，不免会涌现出一批新兴的应用，这就要求电源方案要足够灵活，可拓展的模块方案可灵活搭配多种加速环境和应用，比如两路甚至多路的并联等等。

全面应对

面对行业变革和技术挑战，在此领域一直深耕的MPS推出众多新型大电流低电压电源模块方案，直击加速卡的痛点，并完美契合上述四大趋势。

杨恒详细介绍说，MPS拥有独特的COT以及MCOT控制方法，可实现大动态负载下的高速响应，减少输出电容的数量，减低客户的BOM成本。而且，MPS采用先进封装技术集成了多路输出的功率芯片与被动元器件，推出了多种多路输出电源模块。其首款四路电源模块MPM82504为四路25A电源模块，同时可实现并联两路、三路、四路，也可以多个MPM82504模块并联，实现更灵活的输出组合。

在这里不得不提这种高集成带来的巨大挑战。杨恒介绍，一是要将多个不同工艺晶圆同时封装在一个Package上，这种多晶圆封装是一大挑战；二是要将被动元器件和多晶圆同时封装在一起，这需将其over-molding，这就涉及注塑、点胶等新工艺的开发，要不断优化新的工艺参数在试产中将这些参数最优化。通过不断攻克这些挑战，MPS在工艺方面也拥有了众多自有知识产权，开发的电源模块也实现了更高的能效比和更好的散热性能。

看到多路可并联电源模块为加速芯片日益增加的电流需求提供了可拓展性，MPS亦对此推出了多款可拓展的电源模块，这样加速硬件设计师就可重复使用单一电源模块的设计，通过并联电源模块的多个输出或并联多个模块来实现输出电流的拓展。以MPM3695-100 为例，该产品可以由单模块100A输出扩展为：双模块200A，3模块300A， 最多8模块并联800A输出等供电方案，以支持更广泛的系统要求。

尽管在这一赛道上对手如云，但杨恒认为，MPS的优势是拥有自己的晶圆生产线，有工艺优化优势，加上独特的COT等控制方案，可助力电源模块实现高效率、高动态以及高集成。同时，MPS与各类加速卡厂商已达成深度合作，可提供完整的参考设计。凭借高功率密度、高灵活性的电源模块组合，MPS在数据中心的未来表现值得期待。（校对/清泉）