AI服务器硬件攻坚战，从时钟缓冲到电容，解决功耗、带宽、散热难题

电子科技网报导（文/李直直）AI效劳器是 专为野生智能任务背载设想战劣化的下功能计较零碎，其中心感化是为机械进修、深度进修、年夜模子练习取推理等义务供给弱小的算力支持战下效的资本治理。AI效劳器市场远景宽广，齐球AI效劳器估计2023年市场范围将到达1500亿−2000亿美圆，复开年增加率约为28%-32%。

跟着AI手艺的疾速开展，AI效劳器的需供继续上降，那对下游的芯片、电子元器件厂商来讲是时机也是应战。正在上周的慕僧乌上海电子展上，多家公司展出AI效劳器相干的立异产物战计划，如SILERGY（矽力杰）、帝奥微、上海永铭等。

矽力杰多通讲时钟缓冲器计划劣化AI效劳器主板规划

SILERGY（矽力杰）能够为AI效劳器的主板、电源模块、光模块、以太网卡、GPU、NAND、DIMM等多个模块供给响应的产物息争决计划。如矽力杰的PCle时钟缓冲器SQ82100、温度传感器SQ5291、功率监控器SQS2201/5/6等能够为AI效劳器的主板供给效劳。

PCIe接心经常使用于效劳器战下功能计较零碎的下速数据接心，颠末多年开展，PCIe接心曾经从PCIe Gen1(2.5GT/s)演进到现在的PCIe Gen6(64GT/s)，正在团体计较机、效劳器、任务站、辅佐驾驶等电子装备末端中被普遍使用。

PCIe接心的参考时钟为100MHz的好分 HCSL/LP-HCSL 电仄旌旗灯号。最为经常使用战牢靠的时钟架构是Common Clock Architecture (CC)，即便用单一的时钟缓冲器为多个PCIe末端装备供给面对面的参考时钟。

SQ82100是SILERGY 2023年推出的一款多通讲时钟缓冲器计划，供给20路超低附减颤动的LP-HCSL参考时钟，输入好分阻抗为85Ω。SQ82100下散成的输入端心能够节流内部婚配的80个末端电阻从而劣化PCB规划。外部散成OE，SMBus和3线SBI (Side Band Interface) 功用以便利节制翻开或封闭任何通讲，调理输入旌旗灯号幅度、阻抗及默许下电电仄。



矽力杰数字电源节制器SQ51103、80V电流检测运放SQ52132/SQ52131能够用于AI效劳器的电源模块。

数字电源，是以数字手艺完成电源的节制，如电源电压电流采样(ADC)、环路运算(PID)、PWM输入战毛病维护。同时，MCU拆配PMBus、UART等通讯中设，能够完成电源的正在线监测、近程节制、正在线下载等功用。

相较于模仿电源，数字电源的散成度更下，而零碎其实不随功用模块的添加而庞大化，核心器件较少，且没有存正在器件偏差、老化、温度影响等成绩，更有益于取得波动分歧的节制参数，同时也更容易于完成非线性节制，改良电源的瞬态呼应才能。

针对效劳器电源、通讯电源对下功率稀度的请求，矽力杰此前推出了下散成度的数字电源节制器SQ51103。芯片散成有灵敏、可设置装备摆设的下速硬件环路中设，包罗模仿前端中设(AFE)，数字PID战DPWM模块，以完成多种断绝DC-DC电源取AC-DC电源的下速节制。同时，SQ51103包括62.5MHz的Cortex-M4的数字核，和SARADC, PMBus/I2C, UART,Timer, PWM, Capture等多个通用中设，便利完成电源旌旗灯号的监测战通讯。

除此以外，矽力杰正在AI效劳器的光模块、以太网卡、GPU、NAND、DIMM等局部也有响应的产物能够供给效劳，如光模块局部有16/12bit8ch电压数模转换器SQ82968/SQ82928、精细电流检测运放SQ52102；以太网局部有以太网ESDSYS11U03AMC/SYS14L02DHC；GPU局部有PLD/时序节制SY33518C、功率监督器SQ52205等。

帝奥微立异产物撑持芯片级联络统扩容，处理旌旗灯号衰加成绩

帝奥微针对AI效劳器使用推出了多款产物，如DIO74812系列、DI3PCIE350、DIO36812等。DIO74812系列是国际尾款13CHub，多达8个target接心，撑持芯片级联络统扩容，处理了旌旗灯号衰加成绩；SMBus agent形式断绝13C战I2C收集，能够同时运转分歧的收集，晋升收集效力。

跟着AI效劳器算力的不时晋升，PCIE接心数目战内存拜访速度慢剧增加，由此PCIE战内存的节制接心晋级为I3C。I3C(Improved Inter-Integrated Circuit)是I2C(Inter-Integrated Circuit)的晋级版本，旨正在晋升速率、效力战灵敏性，同时下降功耗。I3C针对DIMM模块治理、多节面存储零碎、智能传感器收集等场景供给一站式处理计划，将推进正在云计较、5G基站、嵌进式零碎、产业主动化、物联网等范畴的范围化使用，并正在年夜数据交互，比方AI计较，嵌进式机械人零碎中有着宽广远景。



DI3PCIE350散成4个2选1开闭，每一个开闭的旌旗灯号带宽下达11GHz，撑持多个PCIE板卡之间的切换。

效劳器做为互联网的综开营业效劳仄台，启载着为客户机供给计较、存储等要害使用效劳的重担。正在云计较、5G、野生智能等下科技止业迅猛开展的推进下，效劳器市场需供出现出迸发式增加。年夜模子不时开展，更是将效劳器推至散光灯下。年夜模子的使用经过少量数据存储于效劳器中，再应用年夜范围预练习言语模子从数据库中挑选最劣后果，对效劳器的算力战存储提出了宽苛应战。

帝奥微立异推出的DI3PCIE350，成为国际尾款专为效劳器设想的PCIE3.0开闭。那款产物以其宽规模的任务电压1.5V至5.5V战下达11GHz的带宽，完满适配PCIE3.0下速旌旗灯号的切换需供。

正在下速旌旗灯号传输的范畴中，眼图被视为权衡旌旗灯号完好性的要害目标。眼图的明晰度反应了旌旗灯号传输的精确度，而一个伸开的眼图则意味着更下的传输量量。它答应零碎设想时更年夜的线益战寄死电容容限，从而晋升了规划战走线的灵敏性。帝奥微的DI3PCIE350开闭正在那圆里表示超卓，即便正在10Gbps的下数据率下，仍能保持超卓的眼图结果。

叠层下份子固态铝电解电容器立异处理AI效劳器网闭痛面

正在此次展会上，上海永铭展出了AI效劳器电源战备用电源BBU的相干产物，如叠层下份子固态铝电解电容、导电下份子钽电解电容、多层陶瓷片式电容器。

正在那个疑息爆炸的时期，效劳器网闭做为数字天下的交通关键，启载着衔接天下的重担。下功能处置器、年夜容量内存和下速收集接心等硬件的晋级，使得网闭可以处置愈加庞大的收集义务。同时，下牢靠性战下波动性同样成为网闭手艺的中心请求，以确保正在卑劣的收集情况下仍能坚持波动的运转。

但是，现有的效劳器网闭正在电源治理、滤波才能、集热功能和空间规划等圆里仍存正在着诸多痛面。电源动摇战纹波噪声的搅扰，能够招致网闭功能降落乃至毛病；集热没有良则能够激发过热成绩，影响网闭的牢靠性战寿命；而松散的空间规划则对元器件的散成度战体积提出了更下的请求。

基于那些痛面，叠层下份子固态铝电解电容器为效劳器网闭供给牢靠的处理计划以包管杰出的功能。叠层下份子固态铝电解电容用具有四年夜明显劣势：超低ESR：ESR可到达3mΩ以下，确保光滑电源中的电压动摇，下降电源噪声，供给波动的电力供给，确保效劳器网闭的一般运转；宽温波动：优秀的温度波动性战较少的运用寿命，合适正在数据中间、网闭等低温情况中运用；超小型、薄型化：包管PCB空间极致应用；下容量稀度：正在瞬时背载转变时供给疾速的能量撑持，确保网闭外部电源零碎没有会果电压降落而呈现毛病。



上海永铭展出了两款合用于AI效劳器的叠层下份子固态铝电解电容器MPD19战MPD28。MPD19，下耐压设想，合用于对电压品级有较下请求的网闭使用，确保电源零碎的波动性战牢靠性；MPD28，合用于对电容值请求较下且空间无限的网闭场景，具有超下的容量稀度战波动的功能表示。

除此以外，上海永铭也展出了合用于AI效劳器备用电源BBU的产物圆形锂离子超等电容器战锂下子超等电容模组。圆形锂离子超等电容器SLF系列具有-30°C-+80°℃，100万次轮回寿命，六年以上运用寿命的特征，疾速呼应年夜电流前提下的电压波。锂下子超等电容模组SLM系列具有-30°C-+80°℃，100万次轮回寿命，六年以上运用寿命的特征，比拟传统UPS，能够帮BBU体积增加50%-70%；分量加经50%-60%；充电速率晋升5倍。

总结

能够看到，正在AI手艺飞速开展的布景下，和年夜模子的不时呈现及使用，AI效劳器正在手艺下面临诸多应战，如请求更年夜的算力、更下的存储、更快的速率、更低的能耗、更松散的空间等等，面临那些手艺应战，财产链企业皆正在立异型天推出响应的处理计划，去知足AI手艺开展提出的新需供，配合推动科技开展的继续提高。