Power-on-Package Modular Current Multiplier für high-performance CPU/GPU/ASIC

Pins am XPU Sockel werden frei und die mit den Versorgungsströmen der XPU über das Motherboard verbundenen Verluste werden vermieden, wodurch Vicor’s Power-on-Package Lösung höhere Ströme für eine maximale Performance der XPU ermöglicht. Als Reaktion auf die ständig ansteigenden Anforderungen in high-performance Applikationen wie künstlicher Intelligenz, maschinelles Lernen und Big Data Mining stiegen die Betriebsströme der XPUs auf hunderte von Ampere. Point-of-Load Powerarchitekturen, bei denen die Versorgungseinheiten mit hohen Strömen neben der XPU platziert werden, vermindern die Leitungsverluste auf dem Motherboard, helfen aber nicht, die Herausforderungen bei der Verbindung zwischen XPU und Motherboard zu reduzieren. Mit höheren XPU Strömen wurden die letzten Zentimeter zur XPU, bestehend aus den Leiterbahnen auf dem Motherboard sowie den Steckverbindungen im XPU Sockel, zum bestimmenden Faktor für Einschränkungen bei der Performance sowie dem Gesamtwirkungsgrad des Systems. Vicor’s neue Power-on-Package Modular Current Multipliers (“MCMs”) passen in das XPU Gehäuse und nutzen damit den Wirkungsgrad, die Leistungsdichte und die Bandbreitenvorteile der Factorized Power Architecture von Vicor. Diese wurde bereits von einigen führenden Firmen in sogenannten 48V Direct-to-XPU Motherboardapplikationen eingesetzt. MCMs, auf dem XPU Substrat unter der Abdeckung oder außerhalb davon montiert werden als Strommultiplizierer von einem externen Modular Current Driver (MCD) mit einem Bruchteil von z.B. 1/64tel des XPU Versorgungstromes gespeist. Der MCD auf dem Motherboard versorgt die MCMs und regelt präzise und mit hoher Bandbreite sowie kleinen Störspannungen die Versorgungsspannung der XPU. Die heute vorgestellte Lösung besteht aus zwei MCMs und einem MCD und liefert der XPU einen Dauerstrom von 320 A, wobei Spitzenströme bis 640 A möglich sind. Da die MCMs direkt auf dem XPU Substrat montiert sind, muss der von den MCMs gelieferte XPU Strom nicht durch den Sockel fließen. Die MCMs wiederum werden von den MCD Treibern mit einem niedrigen Strom versorgt, was eine Reduzierung der Steckerverluste um den Faktor 10 bringt, obwohl 90% der sonst typischerweise für die Stromversorgung benötigten Sockelpins jetzt für erweiterte I/O Zwecke frei werden. Weitere Vorteile sind ein vereinfachtes Motherboarddesign und eine deutliche Verringerung der benötigten ByPass Kondensatoren, um die XPU innerhalb der geforderten Spannungsgrenzen zu halten. Zwei der ersten Power-on-Package Komponenten wurden während des Open Data Center Committee (ODCC) Meetings in Beijing, China am 22. August vorgestellt: ein MCM3208S59Z01A6C00 Modular Current Multiplier (MCM) und ein MCD3509S60E59D0C01 Modular Current Multiplier Driver (MCD). Mehrere MCMs können für einen höheren Strom parallel betrieben werden. Das kleine Gehäuse (32mm x 8mm x 2.75mm) und die niedrigeren Störspannungen des MCM ermöglichen eine Unterbringung im gemeinsamen Gehäuse mit störspannungsempfindlichen, high-performance ASICs, GPUs und CPUs. Der Betriebsbereich beträgt -40C bis +125C. Diese Teile sind die ersten eines Portfolios von Power-on-Package Lösungen, welche sich an die verschiedenen Anforderungen der XPU anpassen lassen. In den letzten 10 Jahren hat Vicor Pionierarbeit im Bereich der 48V Direct-to-XPU Stromversorgungsentwicklung geleistet. Verluste reduzierten sich im Mittel um ca. 25% alle 2 Jahre während die Leistungsdichte und Kosteneffizienz anstiegen. Das heute vorgestellte MCM-MCD ChiP-Set führt diese Entwicklung weiter. Die durch die externe Versorgung mit hohen Strömen auf den letzten Zentimetern verursachten Hürden wurden überwunden, wobei Vicor’s Power-on-Package Technologie mehr tut als nur die Performance zu verbessern und das Motherboarddesign zu vereinfachen. Sie ermöglicht es der XPU eine bisher nicht erreichbare Performance zu erreichen, die auch nötig ist, um die Versprechen von künstlicher Intelligenz zu erfüllen.