作者：Cyntec
前语
跟着高功用核算和人工智能技能的快速开展以及大数据的爆发式添加，人工智能的算法规划理念产生了改变。人工树立算法的做法被核算机通过从大数据中主动学习的办法所替代，使得核算机视觉、语音辨认、自然语言处理等要害范畴都呈现了重大突破。深度学习是这些范畴中最常运用的技能，也被业界大为重视。可是，深度学习模型需求极为很多的数据和核算才干，只要更好的硬件加快条件，才干满意现有数据和模型规划持续扩展的需求。现有的解决计划运用图形处理单元（GPU），虽然 GPU 对深度学习算法而言在功用方面是一种更好的挑选，但其功耗太高使得运用也遭到很大约束。
今日的 CPU 一向无法满意当时核算密集型运用（如机器学习、数据剖析和视频处理等）的需求。加上网络与存储方面日益显着的瓶颈，云服务供货商转而选用加快器来进步其云数据中心的全体吞吐量和功率。
亚马逊、微柔和百度等大型云端服务供货商已宣告在其超大规划数据中心布置 FPGA 技能，推进其服务事务在竞赛极为剧烈的商场不断开展。FPGA 能与高度活络的云核算环境构成全面互补，由于它们不仅可程序规划性，而且还能针对任何新运用或新算法进行硬件优化。
图 一 服务器布置 FPGA 的架构
跟着时刻的推移，FPGA 可重装备及可再程序规划的固有才干或许是其在快速开展范畴中的最大优势。FPGA 可使用动态重装备，在不到一秒的时刻内针对不同规划快速改变，然后可针对新的作业负载进行硬件优化。 因而，FPGA 能供给复杂多变超大规划运用所需的灵活性、运用广度和功用速度，这是 GPU 和定制 ASIC 无法完成的。其实FPGA不仅在核算的加快具有杰出作用，其也能够运用于数据中心存储和网络的加快，FPGA可为云服务核算、存储、网络带来归纳的进步。
FPGA作为一个加快卡，已经有几十年的前史。可是在数据中心运用有所不同，FPGA首先要供给云服务，能够满意大规划布置和运维的需求，满意云服务的特性，包含长途监控办理、在线动静态逻辑的重构，也需求支撑各种虚拟机拜访以及支撑各种驱动兼容性，整个加快卡也需求有更高的RAS特性，这些在服务器里边，可能是比较通用的性质，可是从前的FPGA加快卡，并没有这类运用场景需求，也不具有这些特性，存在很大缺失。FPGA更重要的是一种FaaS（FPGA as a Service）服务，一种计划能够将软件、算法和硬件板卡集成，以软硬一体化的方式。FaaS环绕深度学习猜测、视音频处理、基因测序、金融剖析、IoT等热门职业供给了十分齐备的解决计划。
图 二 FaaS（FPGA as a Service）
云端运算数字多台并联DC-DC电源模块，可运用之输入电压规模从8.0~15V，输出电压则为0.6~1.8V，IC操作频率为500KHz，搭载尺度13.5×13.7mm，双组电感，感值为0.2uH电感，另为了满意数字化的需求及供给监控办法，咱们选用I2C通讯协议作为客户获得模块内部信息，如下表。
表 3 规划方针标准
1. 电路架构
根据下图三为整合具有数字及并联才干的操控IC与高积体MOSFET及双线圈厄流器（Power Choke），透电路规划，核算出电感之感量需求，以及削减铜线线圈及磁性粉材量，从而开宣布市面上大功率数字DC-DC 模块。图四为四组并联线路，根据单组模块进行并联运用，可在现有输出60A以下再添加输出电流至200A，选用PM-Bus Interface 操控办法，而且使用I2C传输接口操控各模块输出电压、侦测输出电流、温度以及操控每个模块电流均流。
图三、云端运算数字DC-DC电源模块（Block diagram）
图四 云端运算数字DC-DC电源模块并联形式（Block diagram）
2. 电性特性比较
根据核算结果与实测剖析，我司出产制造大功率数字DC-DC 产品，其功率优于市面上产品，由于咱们选用仓库制程，将电感仓库至模块上方，使用铜柱搭接，添加电流途径，下降损耗，而且选用高积体 MOSFET 削减开关切换的损耗，根据以上原因从而进步满载全体功率。
图五、模块功率量测
3. 模块并联均流
MSN12AD60-RUD 该模块具有主动均流的功用，而且此功用再多颗模块并联时，也能够及时运算而且调整各组模块的电流一致性，避免在并联时模块产生功率不一致。图量测模块电感电流
图六、模块输出电流均流
图七、动态模块输出电流均流
4. PMBus通讯协议测验
因我司研制的大功率数字模块，选用PMbus通讯协议而且使用I2C传输，能够藉由PC调配GUI与DONGLE（图19） 从而对模块进行数据读取与操控输出电压，因而这边针对该功用进行测验。
图八、PMbus 体系架构
图 九、GUI实测情况
Cyntec使用GUI该套软件，能够直接监控模块现在情况以及，过错消息，上图能够发现监测部分输入电压、输出电压以及电流与温度，右侧能够显现现在模块的情况，是否有过错消息。
图 十Labview 测验情况
Cyntec使用Labview 编撰程序仿真MCU在作业的时分，送入PMbus 信号，也是能够监控模块现在情况以及体系参数。
