近几年,FPGA 工业敏捷扩张,有越来越多的工程师从事着与 FPGA 相关的规划和研制作业。作为任何一款产品都不可或缺的电源,也面对来自FPGA运用的要求和应战。一方面是需求的增多,另一方面的技术指标要求的不断提高,怎么协助工程师轻松完结FPGA产品的电源规划,让他们得以将更多的精力投入到中心部分的规划中,然后缩短规划周期,成了每个电源厂商要面对的问题。为此,笔者采访了来自优质电源产品供货商凌力尔特公司的DC/DC µModule 产品商场司理Afshin Odabaee,来听一听他对面向FPGA运用的电源产品的了解和他提出的一些抱负的解决方案。
FPGA的开展
今日,FPGA呈现出高速开展的趋势。其间 FPGA 的硅工艺方面,在缩小规划几许尺度方面业已取得了巨大的技术进步。这种工艺革新始于 80nm 至 40nm 的几许尺度减缩,而现在,28nm 器材很快行将推出。一起,在高端 FPGA 的运用方面,其微弱需求来自于高密度单板核算板、数据通信、工业以及某些非消费型便携式设备 (例如:医疗成像和机器确诊)。较廉价的低端 FPGA 则常用于比方相机等消费类产品。因为 FPGA 的功用不断添加并具有“从规划至面市”时刻较快的优势,因而许多功用强大的 FPGA 器材正在逐渐替代运用 ASIC 的办法。
对电源产品的特殊要求
FPGA 产品规划中,电源是不可或缺的一部分。而运用于 FPGA 范畴的电源包含静态电源、动态电源和收发器电源等多种,对不同的电源,要求也不同。
其间,静态电源:较小几许尺度的 FPGA 具有较高的静态漏电流。运用 28nm 工艺的高密度 FPGA 或许很受追捧,但其耗费电流依然到达几个安培;
动态电源:这时 FPGA 处于运转状况并吸收几十安培的电流。除了电流耗费较高之外,这些新式器材的内核电压已下降至 1V 或更低。在十分高的电流条件下调理如此低的电压是一项合适选用十分精确和牢靠的 DC/DC 稳压器来完结的作业;
收发器电源:新式 FPGA 用收发器的 SERDES (串行器/解串器) 接口具有 6Gbps 至 12Gbps 的速度规划。在进行此类高速数据传输时,功耗也将添加,因而需求具较高运作功率和较低发热量的 DC/DC 稳压器。
凌力尔特协助你轻松完成规划
面对这些特殊要求,凌力尔特公司在其工程和商场部内设了一个特别小组,担任与两家规划最大的 FPGA 供货商以及较小的 FPGA 厂商的接洽及协作事宜。凌力尔特提早数年便对 FPGA 电源架构的详细情况进行了解,并规划合适未来 FPGA 需求的 DC/DC 稳压器或 DC/DC 微型模块 (μModule) 稳压器。这些稳压器具有相应的功用和功能,以投合多种 FPGA 以及那些运用 FPGA 的体系。
合适 FPGA 的产品实例为多输出 DC/DC μModule 稳压器,比方 LTM4615 和 LTM4616,在 FPGA 有或许需求多达 6 种不同电压的 FPGA 电源规划中,这两款器材能够替代将近 30 个分立元件。凌力尔特还规划了具十分低传导噪声的产品,以最大极限地下降对高速 SERDES 数据的搅扰 (即:尽量地按捺颤动)。并且,除了电源产品之外,凌力尔特还开发了数据转换器以及数字接口电源操控和监督器材,旨在简化电源调理和收发器规划。
FPGA运用之外
在谈到除 FPGA 运用之外的其他热门范畴以及未来电源产品竞赛的要害点,Afshin表明,凌力尔特感兴趣和拿手的范畴是高端产品。高端产品制造商有一个希望,也是他们所面对的巨大应战,即:规划高密度 PCB 和体系、一起提高其体系的核算和数据传输才能。因而,在这些制造商相互竞赛的过程中,有三个首要方面将是他们必需求点重视的:
1 耗电量:其体系在满负荷运用时的耗电量是多少?换句话说:他们的客户将向电力公司付出多少钱?规划精巧和高功能的电源规划方案可下降耗电量。
2 散热本钱:体系规划人员经过将热量从其体系中去除以冷却体系,这需求花费多少钱? 花费将用于:运用具较多铜箔的较厚 PCB、较大或转速较快的电扇、较多的金属 (以传递热量)、体系内部各电路板之间的较长走线间隔 (用于供给冷却气流等)。
3 牢靠性:高温 (这个术语表达的是一种相对的概念,它取决于详细的运用及场合) 将会影响半导体 IC 或体系的牢靠性。以较低的温度来运作一个体系可延长其牢靠作业寿数,因而,关于高端数字体系来说,电源办理和 DC/DC 稳压器的挑选正变得越来越重要