數位電源模組發功 FPGA電源設計挑戰迎刃解

作者: 蕭玗欣
2015 年 03 月 18 日

現場可編程閘陣列(FPGA)製程技術演進引發電源設計挑戰。新一代FPGA製程正快速地邁步向前,使得附加功能遞增,因而面臨核心電源軌數目增加、散熱和面積有限等問題,進一步衍生供電元件的電源設計挑戰。因此,Altera自2013年收購Enpirion後,便戮力研發電源解決方案,解決旗下FPGA產品電源設計關卡,使其效能表現更加完善。


Altera全球業務開發總監Patrick Wadden指出,隨著FPGA製程不斷演進,元件內部核心電源軌為了支援更多功能,數量也會隨之增加,這樣一來就會導致元件功耗居高不下,因此電源模組就扮演著極為重要的角色,而要降低功耗的方法不外乎藉由降低電源模組的輸出電壓,以提高輸出電流,進一步降低功率耗損,達到省電效益。


據了解,FPGA電源的散熱問題關乎電源模組的電源轉換效率。轉換效率越高不僅能減少元件功耗,還能提高設備可靠度,進而減少廠商的營運成本。Wadden進一步表示,一般來說,電源模組若能提升1%的轉換效能,就能降低270毫瓦(mW)功耗損失;3%轉換效能的提升,則能達到節省1瓦功耗的效益。


另外,機板面積空間有限也是電源設計人員頭痛的問題。因為當FPGA運算能力增加、電路板上須要添加越來越多的記憶體時,板位空間遂成為電源模組的重點考量。因此,Altera數位電源模組–EM1130具備快速暫態響應功能,以節省大體積且昂貴的大容量電容,為電路板省下不少空間;此外,亦提供增強型小型封裝,並整合電感來縮小解決方案的尺寸。


Altera同時掌握FPGA和電源模組兩大技術支援,因此兩項產品可達高度配合。舉例來說,該數位電源模組藉由支援Arria 10的SmartVoltage ID(SmartVID),能隨時得知FPGA所需電壓,並提供最佳化電壓,將功率消耗降低40%。另外,藉由PMBus介面,該款電源模組能與系統進行通訊,並遠端測量電流、電壓和溫度等關鍵參數,相對於DRC監測提升了四倍的性能表現。


近來通訊、運算、企業和工業領域都積極導入數位電源管理IC,而這也是Altera當初買下Enpirion的主要原因。借助Enpirion的數位電源技術,Altera能為其主力產品–FPGA提供更多附加價值,提升產品市場競爭力。Wadden也透露,EM1130是Altera買下Enpirion後第一個推出的電源解決方案,接下來2015~2016年將會有一系列相關產品陸續面市。

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