電源モジュールはPCIeアクセラレータカードをより強力にする

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5Gの時代では、すべてが相互接続されており、クラウドコンピューティングの急速な発展は驚異的です。主要なインターネット企業、クラウドコンピューティングサービスプロバイダー、および通信サービスプロバイダーは、サーバーコンピューティングのパフォーマンスとデータ処理速度のさらなる向上を求めています。従来のCPUは、今日のデータ処理要件を満たすことができなくなりました。

GPUがコアとして機能するハードウェア加速器カードはまだ遠い未来ですが、現在検討すべき解決策があります。FPGAをコアとするアクセラレータカードの利点は、システムの構成可能性、柔軟性、短い開発サイクル、高い並列計算速度、および低遅延により明らかです。

将来的には、PCIeインタフェースとFPGAをベースにしたプラグ着圧可能アクセラレータカードの市場が驚異的な成長を牽引します。今日のハードウェアにとって、アクセラレータは依然として有利であることがわかります。

新しいチャレンジ

この爆発的な成長の背後には、テクノロジーの継続的な開発があります。コンピューティング速度の向上であろうとプロセッサ機能の強化であろうと、電源を設計する際の課題は決して小さくはありません(図1を参照)。

図1 : アクセラレータカードの開発動向

データ処理の帯域幅と要件がより堅牢になるにつれて、プロセッサはより多くの電流と電力を必要とします。業界がアクセラレータカードの計算密度と浮動小数点速度の要件を満たすのは、ますます困難になっています。

アクセラレータカードスロットは通常PCIe標準化されているため、ボードのサイズは固定されています。コンピューティング要件の増加により、プロセッサのサイズが大きくなり、電源の余地がほとんどなくなりました。

新しい課題の下で、電源モジュールは、高集積、小型、高電力密度という利点で際立っており、アクセラレータカードの電源要件を完全に満たしています。

新しい要件

アクセラレータカードが新たな課題を提起すると同時に、FPGAの電源要件もますます複雑になっています。図2は、以下で詳細に説明する新しい要件を示しています。

  1. 出力電圧オフセット : 電圧レールの出力電圧偏差は±3%未満である必要があり、設計に十分なマージンを残す必要があります。制御ループを最適化して帯域幅を増やし、その安定性を確保することにより、デカップリングコンデンサを慎重に適用して設計する必要があります。
  2. 単調な開始 : すべての電圧レールの開始は単調に上昇する必要があり、設計では出力電圧が開始値に戻らないようにする必要があります。
  3. 出力電圧リップル : 定常状態の動作では、すべての電圧レール (アナログ電圧レールを除く) の出力電圧リップルは多くて10mVである必要があります。
  4. タイミング : FPGAは、起動時とシャットダウン時に特定のタイミング要件を満たす必要があります。

図2 : FPGA電源の設計要件

電源の新しい課題と要件に対応して、MPSのシニアアプリケーションエンジニアは、特にPCIeインタフェースとFPGAプラグ着脱可能アクセラレータカードについてテクニカルライブ放送を実施し、MPSのメイン電源モジュール製品のいくつかを紹介しました。

  • The MPM3695-100 – 逆位相動作モードを提供する100A電源モジュール
  • The MPM82504 – 並列接続可能な出力を備えた最初の4チャンネル25Aモジュール
  • The MPM54304 – 起動タイミング構成が組み込まれた4つの3A出力電源モジュールを提供

ライブ配信では、MPS独自のデュアル入力電源ソリューションも紹介しました。これにより、デュアル入力 (PCIe電源 + 補助電源) 用の高出力アクセラレータカードの必要性を解決できます (図3を参照)

図3 : デュアル入力電源ソリューション

MPS独自のマルチフェーズ・コンスタント・オンタイム (MCOT) を使用すると、このソリューションは、デュアル入力環境での電源モジュールの電流共有を保証し、デュアル入力を正常に動作しながらも、単一のPCIe電源で正常に動作します。

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