北京2021年9月28日 /美通社/ -- 2020年新冠疫情暴發以來，遠程辦公、在(zai)線(xian)教育、生(sheng)鮮(xian)電商、無人配送等大(da)(da)量新(xin)商業模(mo)式(shi)得到了(le)飛速發展，而這些業務(wu)模(mo)式(shi)背后(hou)顯(xian)然帶來了(le)更大(da)(da)量的(de)數(shu)據產生(sheng)和流動 -- 大(da)(da)數(shu)據中(zhong)心作為新(xin)基建(jian)七大(da)(da)領(ling)域之一的(de)重(zhong)要性進一步提升。
然(ran)而，目前全球40%的(de)(de)數(shu)據中(zhong)(zhong)心(xin)集(ji)中(zhong)(zhong)在美國(guo)(guo)，這幾乎是中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)的(de)(de)五倍。很顯然(ran)，中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)互聯網(wang)用戶的(de)(de)數(shu)量是遠高(gao)(gao)于美國(guo)(guo)的(de)(de)，這意味著中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)有著潛(qian)力巨大(da)的(de)(de)大(da)數(shu)據中(zhong)(zhong)心(xin)市場以及發展前景(jing)。但是，大(da)數(shu)據中(zhong)(zhong)心(xin)建(jian)設(she)是典型的(de)(de)重資產(chan)項目，建(jian)設(she)周期和投(tou)資回報(bao)周期非常漫長(chang)，具(ju)有一(yi)條很長(chang)的(de)(de)產(chan)業鏈，包括服務器(qi)、路由器(qi)、交(jiao)換機、光模塊，還有電源、軟件(jian)、網(wang)絡、機房(fang)等。顯然(ran)這是一(yi)個門檻(jian)相當高(gao)(gao)的(de)(de)領(ling)域。
與龐大(da)的(de)(de)建(jian)設成(cheng)本相比，之(zhi)后的(de)(de)運(yun)營成(cheng)本更讓(rang)運(yun)營者(zhe)頭疼(teng)，其中電費占到了50%以上，具體(ti)的(de)(de)比例(li)主(zhu)要(yao)取決于各數(shu)據(ju)中心(xin)的(de)(de)能效水平。高能耗問題成(cheng)為數(shu)據(ju)中心(xin)的(de)(de)痛中之(zhi)痛。
從技術角(jiao)度上(shang)講，隨(sui)著(zhu)數據吞吐量(liang)不(bu)斷(duan)增(zeng)加、任務也呈現多(duo)元化發展，不(bu)但需(xu)要(yao)(yao)處理器的(de)性能(neng)不(bu)斷(duan)提升(sheng)，處理器也因此呈現多(duo)樣性，除傳統(tong)CPU外(wai)，包括FPGA、GPU、Arm等開始廣泛應用，供電系統(tong)需(xu)要(yao)(yao)盡可能(neng)滿足(zu)不(bu)同處理器類型。其次(ci)需(xu)要(yao)(yao)高(gao)帶(dai)寬低延遲的(de)信號(hao)傳輸(shu)，這(zhe)些要(yao)(yao)求使得(de)系統(tong)設計復雜度更高(gao)。
第三(san)個(ge)方向則(ze)是大型化(hua)(hua)和集群化(hua)(hua)時代的到(dao)來，會給產(chan)品運維(wei)帶來諸多(duo)挑戰，要求產(chan)品提高可靠性并且IT運維(wei)盡量簡(jian)化(hua)(hua)。
因(yin)此，德州儀器（TI）區域銷(xiao)售經理Rui認為(wei)，我國數據(ju)中心未來發展將突出(chu)表(biao)現在(zai)綠色化(hua)、智能化(hua)、大型化(hua)+集(ji)群化(hua)這三大方向。而一直以來，TI在(zai)數據(ju)中心所涉(she)及的(de)(de)各個應用領域都(dou)有著非(fei)常(chang)大的(de)(de)持(chi)續投入， TI也在(zai)依托自身的(de)(de)技術支持(chi)中國新基(ji)建的(de)(de)發展，幫助解決(jue)大數據(ju)中心所遇到的(de)(de)痛點。
更高能效、更高功率密度的電源轉換
數(shu)據中心所消耗的(de)(de)(de)電(dian)能幾乎都是由市電(dian)交(jiao)流(liu)(liu)電(dian)轉換而來。交(jiao)流(liu)(liu)輸入首(shou)先被(bei)整流(liu)(liu)，然后(hou)被(bei)PFC電(dian)路調整到一(yi)個預先設(she)定的(de)(de)(de)電(dian)壓(ya)(ya)水(shui)平。下游的(de)(de)(de)隔離DC/DC轉換器將高壓(ya)(ya)直(zhi)(zhi)流(liu)(liu)電(dian)壓(ya)(ya)轉換成服務器需要的(de)(de)(de)低壓(ya)(ya)直(zhi)(zhi)流(liu)(liu)電(dian)壓(ya)(ya)，之后(hou)再進行下一(yi)步直(zhi)(zhi)流(liu)(liu)電(dian)壓(ya)(ya)轉換，用于(yu)內存、處理器等的(de)(de)(de)核心供(gong)電(dian)電(dian)壓(ya)(ya)。
實現綠色(se)化中(zhong)最重要的(de)就是(shi)要減少電源轉換過(guo)程(cheng)中(zhong)所消耗的(de)電能。
在PSU行業，能(neng)源(yuan)之星80PLUS的(de)(de)標準自(zi)2007年生效以(yi)來，從(cong)黃金升級到鉑金以(yi)及如今(jin)的(de)(de)鈦金，對于電源(yuan)轉(zhuan)換效率(lv)(lv)的(de)(de)要求一再提升。然而(er)由(you)于傳統硅MOSFET的(de)(de)性(xing)能(neng)接近極限，效率(lv)(lv)提高的(de)(de)速度正在放緩(huan)。業界開始(shi)采用無(wu)橋(qiao)圖(tu)騰柱PFC拓撲提高PSU的(de)(de)效率(lv)(lv)。但軟開關無(wu)橋(qiao)圖(tu)騰柱的(de)(de)缺點是控制(zhi)復雜、驅(qu)動和零(ling)電流檢(jian)測電路成本(ben)高，而(er)且硅MOSFET的(de)(de)體二極管反向恢復速度較慢(man)，使得圖(tu)騰柱PFC不能(neng)有效地在連(lian)續(xu)導通模(mo)式工作，而(er)具有良好高頻工作的(de)(de)氮化鎵（GaN）技術可以(yi)更好地實(shi)現(xian)無(wu)橋(qiao)圖(tu)騰柱PFC設計。
TI提供LMG3422R030，這(zhe)是TI GaN的(de)(de)(de)(de)最新一代產品(pin)，具有集成(cheng)驅動、保護和(he)報告功(gong)能(neng)。這(zhe)種高(gao)(gao)(gao)(gao)集成(cheng)度(du)支(zhi)持較低的(de)(de)(de)(de)共源電(dian)感和(he)引線(xian)電(dian)感，非常適合高(gao)(gao)(gao)(gao)頻(pin)操作，從而降(jiang)低柵(zha)極和(he)開(kai)關損耗以提高(gao)(gao)(gao)(gao)效(xiao)(xiao)率。此(ci)外(wai)，該(gai)器件采用緊湊(cou)的(de)(de)(de)(de)SMD封(feng)裝，具有低寄生(sheng)引線(xian)效(xiao)(xiao)應，這(zhe)使得器件非常穩定可(ke)靠。這(zhe)些獨特(te)的(de)(de)(de)(de)特(te)性(xing)使電(dian)源工(gong)程師能(neng)夠輕松滿(man)足服務器PSU的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)(gao)能(neng)效(xiao)(xiao)需求，如(ru)80PLUS鈦(tai)金標準，同時實現(xian)更高(gao)(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)功(gong)率密度(du)和(he)可(ke)靠性(xing)。
除了PSU之(zhi)外，針對FPGA、CPU、GPU等負載的(de)多(duo)相(xiang)(xiang)供電(dian)設計也存在著諸多(duo)挑戰(zhan)，其中(zhong)相(xiang)(xiang)位(wei)管理的(de)難度(du)是最(zui)大的(de)。電(dian)流(liu)必(bi)須在相(xiang)(xiang)位(wei)之(zhi)間均勻平衡，以避免對任一相(xiang)(xiang)位(wei)產生額外的(de)熱應力，并提供最(zui)佳的(de)紋波消除。同時，必(bi)須在瞬態期間快速(su)添加或移除相(xiang)(xiang)位(wei)，以最(zui)大程度(du)減(jian)少輸(shu)出電(dian)壓偏(pian)移，這就需要更(geng)復(fu)雜的(de)控制器(qi)。另外，額外的(de)相(xiang)(xiang)位(wei)也會增加BOM成本和PCB面積。
多(duo)相(xiang)(xiang)供電功(gong)能(neng)主要(yao)包括了(le)功(gong)率級(ji)與控制器，TI通過提供優化適配(pei)的智能(neng)功(gong)率級(ji)與高性能(neng)控制器共同解決多(duo)相(xiang)(xiang)供電設計的難點。
首先(xian)，針(zhen)對高集成(cheng)(cheng)度的智能功(gong)(gong)率級(ji)（Smart Power Stage）產品(pin)，將電(dian)流(liu)檢測(ce)功(gong)(gong)能、驅動(dong)器(qi)(qi)和MOSFET進(jin)行了(le)(le)統一(yi)封(feng)裝，從(cong)而提(ti)供更高的電(dian)流(liu)檢測(ce)精度，消除無源元件等。例如TI的同(tong)步降(jiang)壓NexFET?功(gong)(gong)率級(ji)CSD95485，支持英特(te)爾VR12.x和VR13.x的臺式機和服務器(qi)(qi)，針(zhen)對高功(gong)(gong)率、高密度同(tong)步降(jiang)壓轉(zhuan)換器(qi)(qi)中(zhong)的使用進(jin)行了(le)(le)高度優化。集成(cheng)(cheng)了(le)(le)驅動(dong)器(qi)(qi)集成(cheng)(cheng)電(dian)路(lu)和功(gong)(gong)率MOSFET，來完善功(gong)(gong)率級(ji)開關功(gong)(gong)能。此外，還(huan)集成(cheng)(cheng)了(le)(le)溫度感測(ce)功(gong)(gong)能以(yi)簡化系統設(she)計并提(ti)高準(zhun)確度。
而(er)(er)對于控制器來(lai)說，TPS53688是與(yu)之配合的(de)(de)，兼容(rong) VR13.HC SVID 的(de)(de)雙通(tong)道(dao)無驅(qu)動器多相(最(zui)多8相)同(tong)步(bu)降壓控制器。具(ju)有(you)高級(ji)控制特性（例如具(ju)有(you)重疊脈沖的(de)(de)D-CAP+?架構）支持下(xia)沖衰(shuai)減(jian) (USR) 和(he)過沖衰(shuai)減(jian) (OSR)，可提供快速瞬(shun)態響應、最(zui)低輸出(chu)電容(rong)和(he)高效率。該器件還支持在CCM 和(he) DCM 運行情況(kuang)下(xia)進行單相運行，從而(er)(er)提高輕負載情況(kuang)下(xia)的(de)(de)效率。
當TI控(kong)制器與NexFET功(gong)率級配合使用時，該(gai)總(zong)體解決(jue)方案(an)可提供超(chao)高速度和(he)低開(kai)關(guan)損耗。由于多相電(dian)源產品采用了數字方案(an)，支持PMBUS，可以通過GUI圖(tu)形界面進(jin)行修改與調整，相比模(mo)擬方案(an)設計(ji)和(he)調試更加靈活。
簡化數據傳輸設計
PCIe是目前用途最廣泛的(de)(de)數據(ju)(ju)交換總線，由于PCIe擔(dan)負著(zhu)數據(ju)(ju)交換的(de)(de)重(zhong)(zhong)要(yao)作用，因此其標準升級也是最快更迭的(de)(de)。然而，PCIe的(de)(de)高速信(xin)號(hao)(hao)在(zai)通過(guo)長的(de)(de)PCB走線或(huo)線纜進行傳輸(shu)時，面臨著(zhu)保持信(xin)號(hao)(hao)完(wan)整性的(de)(de)重(zhong)(zhong)大挑戰(zhan)，客(ke)戶一方面需要(yao)選擇低損耗的(de)(de)材料，另外則(ze)需要(yao)信(xin)號(hao)(hao)調(diao)節元件(jian)以改善(shan)傳輸(shu)路徑(jing)，在(zai) PCle 4.0中(zhong)，信(xin)號(hao)(hao)調(diao)節功能首次被直接(jie)寫入到(dao)基本 PCle 規格中(zhong)。
TI提供了Redriver和Retimer兩(liang)類產品(pin)，并且具有Pin to Pin兼容的特點，可根(gen)據用(yong)戶具體應用(yong)需求而靈活(huo)選擇(ze)。
DS160PR810是一款(kuan)高(gao)性(xing)能八通(tong)道PCIe 4.0 Redriver，支持16 Gbps的(de)標準PCIe數(shu)據速率。它用于擴(kuo)展高(gao)速 PCIe 串行(xing)鏈路的(de)范圍和穩健(jian)性(xing)。具有可編程性(xing)，能夠實(shi)現(xian)最(zui)大限度的(de)靈活性(xing)并提高(gao)通(tong)道的(de)總體(ti)性(xing)能。
簡化運維
數據中(zhong)心必須維(wei)持(chi)關(guan)鍵操作和(he)(he)(he)數據傳輸，隨(sui)著數據中(zhong)心的(de)(de)功率越(yue)來越(yue)大，對系統可(ke)(ke)靠性的(de)(de)挑戰也越(yue)來越(yue)大，因此(ci)備用電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)(yuan)是必需的(de)(de)。電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)(yuan)多路復用電(dian)(dian)路可(ke)(ke)以在主電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)(yuan)軌和(he)(he)(he)備用電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)(yuan)軌之間做出自動選擇(ze)或(huo)切換。TI的(de)(de)負載開關(guan)和(he)(he)(he)eFuse產品(pin)組(zu)合(he)為用戶提供了靈活的(de)(de)電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)(yuan)多路復用解決方(fang)案。TI的(de)(de)eFuse產品(pin)系列符合(he)UL 2367和(he)(he)(he)IEC 62368-1安全認證，最大支持(chi)電(dian)(dian)流(liu)可(ke)(ke)高達(da)70A。
而(er)相對于離(li)散的(de)保險絲和PTC不同(tong)，eFuse具有更(geng)準確的(de)電流限制，響應速度更(geng)快，并且可(ke)以在沒有用(yong)戶(hu)干(gan)預的(de)情況下恢復，因(yin)此非常適合數據(ju)中心的(de)遠(yuan)程維(wei)護(hu)需求(qiu)。可(ke)廣泛應用(yong)于電源軌、硬(ying)盤、風(feng)扇(shan)和PCIe外設等保護(hu)，從而(er)大(da)大(da)提(ti)升(sheng)了系(xi)統(tong)的(de)可(ke)靠性。
TPS25982是具有精(jing)確負(fu)載(zai)電流監(jian)測和(he)可(ke)調節瞬(shun)態(tai)故(gu)障(zhang)(zhang)管理功能(neng)的 2.7V 至 24V、2.7mΩ、15A eFuse。可(ke)以通過區分瞬(shun)態(tai)事件和(he)實際故(gu)障(zhang)(zhang)來智能(neng)地(di)管理過流響應，從而允許系統(tong)在(zai)線(xian)路和(he)負(fu)載(zai)瞬(shun)變期間不(bu)(bu)間斷運行，而不(bu)(bu)會影響故(gu)障(zhang)(zhang)保護的穩健性。該器件可(ke)配置為在(zai)故(gu)障(zhang)(zhang)關(guan)閉后保持閉鎖或自動重(zhong)試(shi)，這使遠程系統(tong)能(neng)夠(gou)自動從臨時故(gu)障(zhang)(zhang)中恢(hui)復，同(tong)時確保電源不(bu)(bu)會因持續的故(gu)障(zhang)(zhang)而無限期地(di)承(cheng)受應力。
除了痛點，還有什么？
為(wei)(wei)了(le)(le)更好地支(zhi)持中(zhong)國新基建大數據中(zhong)心的發展，TI正在盡可能為(wei)(wei)服務器系統提供更為(wei)(wei)全面的解決方(fang)案(an)，除(chu)了(le)(le)上述幾項產品之外，包括TI第(di)二代GaN器件、單向負載電(dian)源、中(zhong)低(di)速I2C擴展、溫度(du)傳感(gan)器、電(dian)流(liu)傳感(gan)器等，方(fang)便客戶一站(zhan)式選擇，簡化用戶設(she)計(ji)、采購、備(bei)貨等方(fang)方(fang)面面。
同(tong)時，TI在中(zhong)國有北京，上(shang)海，深圳三個研發中(zhong)心，TI和國內主(zhu)流(liu)的(de)(de)OEM服務器商(shang)都(dou)有合(he)作，同(tong)時也與國內外(wai)主(zhu)流(liu)的(de)(de)ASIC供應(ying)商(shang)合(he)作，開發適合(he)的(de)(de)供電系統參考設(she)計。
移(yi)動互聯(lian)網時代帶來(lai)數(shu)(shu)據(ju)的(de)激增。都(dou)說數(shu)(shu)據(ju)是(shi)數(shu)(shu)字時代的(de)石油(you)(you)，那么(me)大數(shu)(shu)據(ju)中心就(jiu)相當(dang)于煉油(you)(you)設備，從中挖(wa)掘出更(geng)多(duo)服務(wu)信息(xi)技術(shu)以及數(shu)(shu)字社(she)會(hui)的(de)價(jia)值。
如今TI已(yi)深(shen)耕(geng)中國35年，在數(shu)據洪流到來之時(shi)，TI始終如一通(tong)過提供(gong)齊(qi)全(quan)的模(mo)擬(ni)和嵌入式產品、強大的本(ben)地制造研發能(neng)力、遍布全(quan)國的產品分銷及銷售網(wang)絡，幫(bang)助中國數(shu)字新生代的開拓者們解決難題與(yu)挑戰。
關于德州儀器(TI)
德州儀(yi)器 (TI) (納斯(si)達(da)克股票(piao)代(dai)碼(ma)：TXN) 是一(yi)家(jia)全球化的(de)(de)半(ban)導(dao)體(ti)公司，致力于設計、制(zhi)造(zao)、測試和銷售模擬(ni)和嵌入式處理(li)芯片，用于工(gong)業、汽車、個人電子(zi)產品、通(tong)信(xin)設備和企業系(xi)統等(deng)市場。我們致力于通(tong)過(guo)半(ban)導(dao)體(ti)技術讓(rang)電子(zi)產品更(geng)(geng)(geng)(geng)經濟實用，創造(zao)一(yi)個更(geng)(geng)(geng)(geng)美好的(de)(de)世界(jie)。如今(jin)，每一(yi)代(dai)創新都建立在上一(yi)代(dai)創新的(de)(de)基(ji)礎之(zhi)上，使我們的(de)(de)技術變得更(geng)(geng)(geng)(geng)小巧、更(geng)(geng)(geng)(geng)快速、更(geng)(geng)(geng)(geng)可靠、更(geng)(geng)(geng)(geng)實惠，從而實現半(ban)導(dao)體(ti)在電子(zi)產品領域(yu)的(de)(de)廣泛應(ying)用，這(zhe)就是工(gong)程的(de)(de)進步(bu)。這(zhe)正是我們數十年來乃至現在一(yi)直在做的(de)(de)事(shi)。欲了解更(geng)(geng)(geng)(geng)多信(xin)息，請訪問公司網站(zhan)。
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