关于英飞凌先进的数字控制技术对AI耗能的作用分析

现今AI的高功耗正在推动计算架构的变化，以期在减少电力需求的基本上能够复制模仿人类大脑的神经网络。这项新技术所需的能耗水平简直是太惊人——人类大脑的活动需要消耗20-30瓦的能量，而最新的学习系统在学习实现“人工智能”时，目前需要消耗的电力与一座小镇相当。虽然我们可以辩论计算机技术是否会变得比人类“更智能”，但无可争辩的是，新一代超级计算机的供电需求已发生了巨大变化，这给电源设计师们带来了多方面挑战。

装载超级计算机的机房消耗大量电能

AI在电源设计上遭遇的挑战

传输与效率

仅仅传输这些级别的电源就已构成足够大的挑战。效率绝对是关键，除了能源成本的上升，每瓦能源浪费导致热量的增加也会导致数据中心的空调需求逐渐增加，从而进一步增加运营成本和碳足迹。

热能管理

数据中心包含了数百或数千个处理单元，由于重复的数量可观，所以单个单元的小幅减少，便可以在相同的空间中容纳更多单元，从而大大提高处理能力。但是，较小的尺寸增加了功率密度，从而减少了散热表面积。因此热能管理则成为新一代AI超级计算机电源设计的重大挑战之一 。

采用多相方案

计算系统具有复杂的负载，系统在进行学习的同时也在满负荷运行。虽然随着活动的下降，电力需求也会下降，但整个电力带的效率仍然需要保持尽可能高的状态。这就需要设计人员利用现今的多相电源解决方案，按需求构建用于确保效率始终处于优化状态的相位数控制。

很明显，我们需要采用更为复杂的电源设计方法来满足这一快速增长的行业的需求。为了满足这一需求，英飞凌推出了先进的数字控制技术，取代传统的基于模拟信号的解决方案。

数字控制在设计高端电源解决方案时会提供多项好处，尤其适用于提升整体系统的灵活性和适应性。使用数字技术，可以定制控制器，而无需使用昂贵且耗时的硅旋。还可以将定制扩展到定义配置、收集系统性能数据的遥测、设置故障管理以及校准设备。数字解决方案简化了构建AI所需的可扩展电力解决方案的方式，而且随着数字解决方案包括的功能越来越丰富以及电力传输越来越精确， 它们将最终取代正与它们处于价格竞争状态的模拟解决方案。

AI应用的英飞凌电源解决方案

英飞凌是先进的电源控制技术和开关技术的领先设计者和制造商之一。我们的产品高度集成，并提供了构建用于AI应用的高级电源解决方案所需的所有关键的硅元件。

英飞凌的产品在空间、性能和成本方面提供了充分的灵活性

英飞凌的完整产品组合范围十分广泛，其中包含数字控制器、集成功率级、集成电源管理IC、负载点(POL)转换器以及分立式解决方案（包括驱动器IC、功率块和分立式MOSFET）。该系列产品依托英飞凌悠久的创新历史，融合了多项市场领先的技术，如OptiMOS、DrMOS和μDrMOS。

多轨和多相数字控制器

英飞凌提供用于服务器（以及工作站和高端台式机）的核心产品是多轨/多相数字控制器的全系列控制器产品。这些高级控制器符合Intel和AMD的标准，并支持具有AVS（自适应电压调节）的PMBUS，用于电压设定点控制和系统遥测，最高可达50 MHz。

英飞凌的解决方案是可编程的解决方案，提供一个、两个或三个全数字控制电压轨（最高可达10相）。英飞凌还提供了一系列的加倍IC和驱动器，以进一步提高相位数。

英飞凌先进的控制器系列符合Intel和AMD标准，并支持带有AVS（自适应电压调节）的PMBUS

IR35411 OptiMOS功率级

为了进一步提高效率，IR35411功率级在同一封装中包含一个低静态电流同步降压栅极驱动器IC、高边和低边MOSFET和肖特基二极管。该封装已针对PCB布局、热传递、驱动器/MOSFET控制时序以及遵循布局指南时的最小开关节点振铃进行了优化。成对的栅极驱动器和MOSFET组合可以在最前沿的CPU、GPU和DDR存储器设计所需的较低输出电压下实现更高的效率。

具有温度补偿功能的IR35411内部MOSFET电流检测算法与基于一流控制器的电感器DCR检测方法相比，它提供了出众的电流检测精度。相关的保护包括具有可编程阈值的周期循环OCP、VCC/VDRV UVLO保护、相位故障检测、IC温度报告以及热关断。

IR35411是IR35215多相控制器的理想配件。上图显示了IR35215如何与四个IR35411进行组合以在6+1配置中创建VR功率级的方式。

传统的数据中心设计正在迅速从通用的仅使用CPU的解决方案转移到CPU和GPU或TPU的组合方案，这些组合方案将对服务器电源解决方案的设计提出更为严格的新要求。

英飞凌的数字控制器带来前所未有的灵活性和适应性，还提供了精确的控制、遥测和保护功能。英飞凌作为AI电力传输市场的领导者，提供了广泛的控制器和OptiMOS功率级，可以支持所有已知的AI硬件平台及其苛刻的电流水平。英飞凌使设计人员能够为现今的高功率AI应用以及未来的需求创造出最高效且功率密度最大的一流电源解决方案。

在IoT世界中，智能设备万物互联，AI技术通常用来处理浩如烟海的庞大传感器数据。而IoT和AI的紧密结合——这场“世纪联姻”，同样需要最先进的传感器、安全和电力传输技术。英飞凌正是以自己高能效、高品质的产品和技术成为这场“联姻”的推动者，当然，也不乏联盟行业领先者一起推动，例如震惊业界的Smart Streetlight——智能路灯项目。