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“浣沙淘金，模擬論芯”，2021年9月28日，由全球知名電子科技媒體<電子發(fā)燒友>和ELEXCON聯(lián)合舉辦的2021第三屆中國模擬半導(dǎo)體大會(huì)在中國深圳成功舉辦，在本次大會(huì)上，來自華大九天、芯?？萍?/u>、昱盛電子、長工微、晶華微、美新半導(dǎo)體等知名企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)和行業(yè)專家?guī)砹司史窒怼?br />
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模擬半導(dǎo)體技術(shù)對(duì)人才的經(jīng)驗(yàn)積累要求更高，電子發(fā)燒友總經(jīng)理張迎輝在致詞的時(shí)候表示，國際的模擬半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展時(shí)間，遠(yuǎn)比中國半導(dǎo)體公司要早，經(jīng)過大半個(gè)世紀(jì)的積累，他們?cè)谌瞬排囵B(yǎng)和技術(shù)積累上更有優(yōu)勢，國內(nèi)模擬半導(dǎo)體公司則遇到了人才培養(yǎng)和產(chǎn)品創(chuàng)新的挑戰(zhàn)，企業(yè)成長不易。
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不過隨著科創(chuàng)板的設(shè)立，以及政策的支持，不少優(yōu)秀的模擬半導(dǎo)體公司成功IPO，獲得逆襲，電子發(fā)燒友的中國模擬半導(dǎo)體大會(huì)已經(jīng)舉辦到第三屆，過去有很多公司通過參加中國模擬大會(huì)，被科創(chuàng)資本了解并成功獲得融資，也有企業(yè)的芯片被工程師所認(rèn)可而設(shè)計(jì)應(yīng)用到更多產(chǎn)品中。
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華大九天梁艷：全流程工具助力電源管理芯片設(shè)計(jì)方法學(xué)創(chuàng)新
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EDA作為廣泛應(yīng)用于整個(gè)IC產(chǎn)業(yè)鏈的軟件系統(tǒng)，直接影響到芯片性能、質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及成本，可以說沒有EDA就沒有IC產(chǎn)業(yè)。移動(dòng)通信、IoT和汽車等應(yīng)用不僅為電源管理芯片帶來的強(qiáng)勁的需求，也帶來了集成化和高效能等挑戰(zhàn)。華大九天高級(jí)項(xiàng)目經(jīng)理梁艷分享了華大九天作為一站式EDA及相關(guān)服務(wù)提供商，如何以全流程工具應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)。
華大九天的Empyrean Aether提供了一個(gè)高效芯片設(shè)計(jì)分析平臺(tái)，擁有EDIF、SPICE和GDS等接口，助力設(shè)計(jì)流程平滑遷移，其工藝模型及PDK定制化能力可支撐設(shè)計(jì)方法進(jìn)行創(chuàng)新。而高速高精度仿真驗(yàn)證工具Empyrean ALPS擁有豐富的仿真產(chǎn)品線，滿足用戶在精度和速度上的多樣性需求，根據(jù)自研的SMS Plus引擎，解決高壓模型收斂性的難題。
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Empyrean Argus是華大九天推出的可適配版圖分析驗(yàn)證工具，功能覆蓋了DRC檢查、LVS檢查等Mask準(zhǔn)備等應(yīng)用，目前獲得了代工廠的認(rèn)證，并通過了大量的tape out驗(yàn)證。而在版圖設(shè)計(jì)早期，獲知寄生參數(shù)可以排除寄生問題帶來的影響，華大九天為此推出了寄生參數(shù)提取工具Empyrean RCExplorer，可以完成3D/2.5D的寄生參數(shù)提取，滿足工藝開發(fā)和后仿應(yīng)用。版圖可靠性分析工具Empyrean Polas，可以做到對(duì)導(dǎo)通電阻、EM/IR-drop和Gate On/off延遲的高精度分析，幫助用戶計(jì)算和預(yù)測功率損耗和死區(qū)時(shí)間等參數(shù)，從而指導(dǎo)版圖優(yōu)化。
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芯海王偉：感知世界聚焦信號(hào)鏈技術(shù)創(chuàng)新
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感知與交互一直是智能設(shè)備變化的核心，預(yù)計(jì)2021年，帶有傳感交互的終端占比達(dá)到55%。而信號(hào)鏈則是精準(zhǔn)感知和交互的基礎(chǔ)，根據(jù)國外機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)，2023年信號(hào)鏈需求達(dá)120億美元，但幾乎被TI等國外品牌壟斷。面對(duì)這個(gè)空間巨大而差距顯著的模擬鏈?zhǔn)袌?，芯?？萍际袌鼋?jīng)理王偉分享了芯?？萍际侨绾卧谛盘?hào)鏈技術(shù)上創(chuàng)新的。
隨著市場與技術(shù)的不斷變化，模擬信號(hào)鏈如今面臨著三大挑戰(zhàn)。智能可穿戴設(shè)備的興起，將產(chǎn)品體積不斷減小，但傳感器的數(shù)目仍在逐步增加。其次，氣體、壓力和電流等傳感器信號(hào)也給信號(hào)鏈的設(shè)計(jì)帶來了困難。最后，不同的測量精度與速度提出了不同的需求。
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以電化學(xué)信號(hào)測量為例，在傳統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)中，多器件的外圍電路不僅增大了體積，也影響了生產(chǎn)一致性，而芯海的信號(hào)鏈MCU，省掉了外圍電路，做到集成化。而在傳統(tǒng)光電信號(hào)測量的離散時(shí)間采樣ADC中，開關(guān)電容電荷會(huì)反沖至傳感器，芯海為此設(shè)計(jì)了CTSD ADC，采用電阻輸入降低放大器需求，也更容易實(shí)現(xiàn)高工作頻率。
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ADC的技術(shù)可分為兩個(gè)大類，分別是基于超采樣以及基于奈奎斯特頻率，還可以分為SAR、SDM、SLOPE等多個(gè)小類，如此多的分類也證明了沒有一種ADC是完美的。ADC的設(shè)計(jì)就是一個(gè)平衡的過程，在分辨率、速度和功耗等參數(shù)上做取舍。而芯海的ADC設(shè)計(jì)持續(xù)追求更優(yōu)的FoM，做到更低的功耗、更高的速度和SNDR，同時(shí)實(shí)現(xiàn)更高的性價(jià)比。芯海作為國內(nèi)少數(shù)覆蓋了ADC和MCU的公司，未來會(huì)把工業(yè)和汽車領(lǐng)域作為重點(diǎn)投入方向。
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昱盛電子陳文彥：大功率功放的應(yīng)用與未來趨勢
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在會(huì)上，昱盛電子資深經(jīng)理陳文彥帶來《大功率功放的應(yīng)用與未來趨勢》主題演講。大功率功放主要應(yīng)用在藍(lán)牙音箱、拉桿音箱、Soundbar、智能音箱、平板電視、PA等消費(fèi)場景上，此外還有后裝車用功放、電子琴節(jié)拍器等。
不同的應(yīng)用都有著不同的設(shè)計(jì)考慮，以平板電視為例，由于具備影像等功能，TV系統(tǒng)整體較為復(fù)雜。陳文彥提到，對(duì)平板電視來說功率不是越大越好，平板電視在先天物理上已經(jīng)限制了聲音，如果做大功率反而會(huì)出現(xiàn)音質(zhì)渾濁、破音的情況。因此平板電腦在設(shè)計(jì)時(shí)既要滿足規(guī)格還要考慮播放時(shí)不能跟腔體產(chǎn)生共振，一旦出現(xiàn)共振會(huì)抵消功率，也會(huì)出現(xiàn)雜音。平板電視每個(gè)通道的功率大概在10w以下，在設(shè)計(jì)時(shí)主要著重在功率、品質(zhì)上的均衡，如果要實(shí)現(xiàn)大功率輸出，一般都會(huì)搭配Soundbar使用。
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陳文彥認(rèn)為大功率功放在音箱領(lǐng)域?qū)⒊韵氯齻€(gè)方向發(fā)展：音質(zhì)要求提升、高階機(jī)型數(shù)字化、系統(tǒng)復(fù)雜度增加。大功率功放市場正迎來了新的發(fā)展趨勢，同時(shí)也帶來了技術(shù)上的挑戰(zhàn)，一是大功率功放芯片需求增長，系統(tǒng)電源功率需求以及質(zhì)量也更加嚴(yán)苛；二是數(shù)字音源接口占比提升；三是簡化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，例如具備展頻設(shè)計(jì)以降低EMI、提供多路功放芯片并聯(lián)能力等。
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針對(duì)大功率功放的趨勢和挑戰(zhàn)，昱盛電子推出響應(yīng)的產(chǎn)品和方案，包括大功率音箱D類功放芯片，以及大功率音箱整體功放／電源方案。陳文彥介紹，大功率音箱D類功放芯片可做到30Wx2立體聲，并接成60W的單通道，或者50Wx2立體聲，并接成80W的單通道。例如的D類音頻放大器VA2218，可實(shí)現(xiàn)30Wx2立體聲，適用于藍(lán)牙音箱、TV等產(chǎn)品。未來將基于VA2239、VA2218進(jìn)行升級(jí)改版，方便客戶后期設(shè)計(jì)，預(yù)計(jì)在2022年上半年會(huì)推出VA2260、VA2261相關(guān)產(chǎn)品。
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長工微馮博：CPU大電流多相電源解決方案
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在會(huì)上，長工微市場總監(jiān)馮博帶來了《CPU大電流多相電源解決方案》的主題分享，馮博表示，服務(wù)器需求增長使CPU對(duì)電流要求提升，2020年全球服務(wù)器出貨量達(dá)到1200萬臺(tái)，云計(jì)算、數(shù)據(jù)中心、AI服務(wù)器需求增長迅速，CPU、DPU電流高達(dá)1000A，而目前大電流多相電源芯片國產(chǎn)化率為零。
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單相無法達(dá)到服務(wù)器對(duì)大電流的需求，比如服務(wù)器要實(shí)現(xiàn)200-500A的供電，需要6相控制器來實(shí)現(xiàn)，馮博進(jìn)一步解釋，為什么需要多相電源解決方案，因?yàn)槎嘞嗫梢詽M足CPU負(fù)載對(duì)電流的持續(xù)則增加的需求，比如Intel服務(wù)器CPU負(fù)載電流，最早需要的最大電流是228A，后來提升到395A，再到452A，這就需要八相的電流解決方案。
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多相電源芯片有多方面優(yōu)點(diǎn)，包括可適應(yīng)持續(xù)增加的大負(fù)載應(yīng)用需求；可降低輸出電壓紋波；濺灑紅電感的體積和高度；減少輸入電容等。當(dāng)然也存在設(shè)計(jì)難點(diǎn)，比如CPU對(duì)電壓控制的精度和穩(wěn)定性要求極高等；與CPU之間高速且復(fù)雜的通訊需求等。
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長工微專注于提供大電流電源解決方案，在本次會(huì)議上，馮博介紹了長工微本月新推出的八相電源解決方案IS6201A，該方案支持多家CPU的通訊協(xié)議，包括所有國內(nèi)CPU，該芯片的開關(guān)頻率微2MHz，具有全部保護(hù)功能，內(nèi)置MTP，可以多次燒錄存儲(chǔ)不同程序。
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據(jù)馮博介紹，IS6201A可與IS6806A、IS6810A和IS6807A結(jié)合應(yīng)用于不同場景，具有不同特性，比如IS6201A+IS6806A適用于服務(wù)器CPU、DDR的60-300A的大電流應(yīng)用，具有很高的效率；IS6201A+IS6810A適用于服務(wù)器CPU、DDR的60-300A的大電流應(yīng)用，方案面積小，可以做成模塊；IS6201A+IS6807A適用于臺(tái)式機(jī)，筆記本CPU 30-200A的大電流應(yīng)用，支持高壓20V輸入，輕載效率高。
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大會(huì)現(xiàn)場精彩圖
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模擬半導(dǎo)體技術(shù)對(duì)人才的經(jīng)驗(yàn)積累要求更高，電子發(fā)燒友總經(jīng)理張迎輝在致詞的時(shí)候表示，國際的模擬半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展時(shí)間，遠(yuǎn)比中國半導(dǎo)體公司要早，經(jīng)過大半個(gè)世紀(jì)的積累，他們?cè)谌瞬排囵B(yǎng)和技術(shù)積累上更有優(yōu)勢，國內(nèi)模擬半導(dǎo)體公司則遇到了人才培養(yǎng)和產(chǎn)品創(chuàng)新的挑戰(zhàn)，企業(yè)成長不易。
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圖：電子發(fā)燒友總經(jīng)理張迎輝
?不過隨著科創(chuàng)板的設(shè)立，以及政策的支持，不少優(yōu)秀的模擬半導(dǎo)體公司成功IPO，獲得逆襲，電子發(fā)燒友的中國模擬半導(dǎo)體大會(huì)已經(jīng)舉辦到第三屆，過去有很多公司通過參加中國模擬大會(huì)，被科創(chuàng)資本了解并成功獲得融資，也有企業(yè)的芯片被工程師所認(rèn)可而設(shè)計(jì)應(yīng)用到更多產(chǎn)品中。
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華大九天梁艷：全流程工具助力電源管理芯片設(shè)計(jì)方法學(xué)創(chuàng)新
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EDA作為廣泛應(yīng)用于整個(gè)IC產(chǎn)業(yè)鏈的軟件系統(tǒng)，直接影響到芯片性能、質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及成本，可以說沒有EDA就沒有IC產(chǎn)業(yè)。移動(dòng)通信、IoT和汽車等應(yīng)用不僅為電源管理芯片帶來的強(qiáng)勁的需求，也帶來了集成化和高效能等挑戰(zhàn)。華大九天高級(jí)項(xiàng)目經(jīng)理梁艷分享了華大九天作為一站式EDA及相關(guān)服務(wù)提供商，如何以全流程工具應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)。
圖：華大九天高級(jí)項(xiàng)目經(jīng)理梁艷
?華大九天的Empyrean Aether提供了一個(gè)高效芯片設(shè)計(jì)分析平臺(tái)，擁有EDIF、SPICE和GDS等接口，助力設(shè)計(jì)流程平滑遷移，其工藝模型及PDK定制化能力可支撐設(shè)計(jì)方法進(jìn)行創(chuàng)新。而高速高精度仿真驗(yàn)證工具Empyrean ALPS擁有豐富的仿真產(chǎn)品線，滿足用戶在精度和速度上的多樣性需求，根據(jù)自研的SMS Plus引擎，解決高壓模型收斂性的難題。
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Empyrean Argus是華大九天推出的可適配版圖分析驗(yàn)證工具，功能覆蓋了DRC檢查、LVS檢查等Mask準(zhǔn)備等應(yīng)用，目前獲得了代工廠的認(rèn)證，并通過了大量的tape out驗(yàn)證。而在版圖設(shè)計(jì)早期，獲知寄生參數(shù)可以排除寄生問題帶來的影響，華大九天為此推出了寄生參數(shù)提取工具Empyrean RCExplorer，可以完成3D/2.5D的寄生參數(shù)提取，滿足工藝開發(fā)和后仿應(yīng)用。版圖可靠性分析工具Empyrean Polas，可以做到對(duì)導(dǎo)通電阻、EM/IR-drop和Gate On/off延遲的高精度分析，幫助用戶計(jì)算和預(yù)測功率損耗和死區(qū)時(shí)間等參數(shù)，從而指導(dǎo)版圖優(yōu)化。
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芯海王偉：感知世界聚焦信號(hào)鏈技術(shù)創(chuàng)新
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感知與交互一直是智能設(shè)備變化的核心，預(yù)計(jì)2021年，帶有傳感交互的終端占比達(dá)到55%。而信號(hào)鏈則是精準(zhǔn)感知和交互的基礎(chǔ)，根據(jù)國外機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)，2023年信號(hào)鏈需求達(dá)120億美元，但幾乎被TI等國外品牌壟斷。面對(duì)這個(gè)空間巨大而差距顯著的模擬鏈?zhǔn)袌?，芯?？萍际袌鼋?jīng)理王偉分享了芯?？萍际侨绾卧谛盘?hào)鏈技術(shù)上創(chuàng)新的。
芯海市場經(jīng)理王偉
?隨著市場與技術(shù)的不斷變化，模擬信號(hào)鏈如今面臨著三大挑戰(zhàn)。智能可穿戴設(shè)備的興起，將產(chǎn)品體積不斷減小，但傳感器的數(shù)目仍在逐步增加。其次，氣體、壓力和電流等傳感器信號(hào)也給信號(hào)鏈的設(shè)計(jì)帶來了困難。最后，不同的測量精度與速度提出了不同的需求。
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以電化學(xué)信號(hào)測量為例，在傳統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)中，多器件的外圍電路不僅增大了體積，也影響了生產(chǎn)一致性，而芯海的信號(hào)鏈MCU，省掉了外圍電路，做到集成化。而在傳統(tǒng)光電信號(hào)測量的離散時(shí)間采樣ADC中，開關(guān)電容電荷會(huì)反沖至傳感器，芯海為此設(shè)計(jì)了CTSD ADC，采用電阻輸入降低放大器需求，也更容易實(shí)現(xiàn)高工作頻率。
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ADC的技術(shù)可分為兩個(gè)大類，分別是基于超采樣以及基于奈奎斯特頻率，還可以分為SAR、SDM、SLOPE等多個(gè)小類，如此多的分類也證明了沒有一種ADC是完美的。ADC的設(shè)計(jì)就是一個(gè)平衡的過程，在分辨率、速度和功耗等參數(shù)上做取舍。而芯海的ADC設(shè)計(jì)持續(xù)追求更優(yōu)的FoM，做到更低的功耗、更高的速度和SNDR，同時(shí)實(shí)現(xiàn)更高的性價(jià)比。芯海作為國內(nèi)少數(shù)覆蓋了ADC和MCU的公司，未來會(huì)把工業(yè)和汽車領(lǐng)域作為重點(diǎn)投入方向。
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昱盛電子陳文彥：大功率功放的應(yīng)用與未來趨勢
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在會(huì)上，昱盛電子資深經(jīng)理陳文彥帶來《大功率功放的應(yīng)用與未來趨勢》主題演講。大功率功放主要應(yīng)用在藍(lán)牙音箱、拉桿音箱、Soundbar、智能音箱、平板電視、PA等消費(fèi)場景上，此外還有后裝車用功放、電子琴節(jié)拍器等。
圖：昱盛電子資深經(jīng)理陳文彥
?不同的應(yīng)用都有著不同的設(shè)計(jì)考慮，以平板電視為例，由于具備影像等功能，TV系統(tǒng)整體較為復(fù)雜。陳文彥提到，對(duì)平板電視來說功率不是越大越好，平板電視在先天物理上已經(jīng)限制了聲音，如果做大功率反而會(huì)出現(xiàn)音質(zhì)渾濁、破音的情況。因此平板電腦在設(shè)計(jì)時(shí)既要滿足規(guī)格還要考慮播放時(shí)不能跟腔體產(chǎn)生共振，一旦出現(xiàn)共振會(huì)抵消功率，也會(huì)出現(xiàn)雜音。平板電視每個(gè)通道的功率大概在10w以下，在設(shè)計(jì)時(shí)主要著重在功率、品質(zhì)上的均衡，如果要實(shí)現(xiàn)大功率輸出，一般都會(huì)搭配Soundbar使用。
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陳文彥認(rèn)為大功率功放在音箱領(lǐng)域?qū)⒊韵氯齻€(gè)方向發(fā)展：音質(zhì)要求提升、高階機(jī)型數(shù)字化、系統(tǒng)復(fù)雜度增加。大功率功放市場正迎來了新的發(fā)展趨勢，同時(shí)也帶來了技術(shù)上的挑戰(zhàn)，一是大功率功放芯片需求增長，系統(tǒng)電源功率需求以及質(zhì)量也更加嚴(yán)苛；二是數(shù)字音源接口占比提升；三是簡化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，例如具備展頻設(shè)計(jì)以降低EMI、提供多路功放芯片并聯(lián)能力等。
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針對(duì)大功率功放的趨勢和挑戰(zhàn)，昱盛電子推出響應(yīng)的產(chǎn)品和方案，包括大功率音箱D類功放芯片，以及大功率音箱整體功放／電源方案。陳文彥介紹，大功率音箱D類功放芯片可做到30Wx2立體聲，并接成60W的單通道，或者50Wx2立體聲，并接成80W的單通道。例如的D類音頻放大器VA2218，可實(shí)現(xiàn)30Wx2立體聲，適用于藍(lán)牙音箱、TV等產(chǎn)品。未來將基于VA2239、VA2218進(jìn)行升級(jí)改版，方便客戶后期設(shè)計(jì)，預(yù)計(jì)在2022年上半年會(huì)推出VA2260、VA2261相關(guān)產(chǎn)品。
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長工微馮博：CPU大電流多相電源解決方案
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在會(huì)上，長工微市場總監(jiān)馮博帶來了《CPU大電流多相電源解決方案》的主題分享，馮博表示，服務(wù)器需求增長使CPU對(duì)電流要求提升，2020年全球服務(wù)器出貨量達(dá)到1200萬臺(tái)，云計(jì)算、數(shù)據(jù)中心、AI服務(wù)器需求增長迅速，CPU、DPU電流高達(dá)1000A，而目前大電流多相電源芯片國產(chǎn)化率為零。
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圖：長工微市場總監(jiān)馮博
?單相無法達(dá)到服務(wù)器對(duì)大電流的需求，比如服務(wù)器要實(shí)現(xiàn)200-500A的供電，需要6相控制器來實(shí)現(xiàn)，馮博進(jìn)一步解釋，為什么需要多相電源解決方案，因?yàn)槎嘞嗫梢詽M足CPU負(fù)載對(duì)電流的持續(xù)則增加的需求，比如Intel服務(wù)器CPU負(fù)載電流，最早需要的最大電流是228A，后來提升到395A，再到452A，這就需要八相的電流解決方案。
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多相電源芯片有多方面優(yōu)點(diǎn)，包括可適應(yīng)持續(xù)增加的大負(fù)載應(yīng)用需求；可降低輸出電壓紋波；濺灑紅電感的體積和高度；減少輸入電容等。當(dāng)然也存在設(shè)計(jì)難點(diǎn)，比如CPU對(duì)電壓控制的精度和穩(wěn)定性要求極高等；與CPU之間高速且復(fù)雜的通訊需求等。
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長工微專注于提供大電流電源解決方案，在本次會(huì)議上，馮博介紹了長工微本月新推出的八相電源解決方案IS6201A，該方案支持多家CPU的通訊協(xié)議，包括所有國內(nèi)CPU，該芯片的開關(guān)頻率微2MHz，具有全部保護(hù)功能，內(nèi)置MTP，可以多次燒錄存儲(chǔ)不同程序。
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據(jù)馮博介紹，IS6201A可與IS6806A、IS6810A和IS6807A結(jié)合應(yīng)用于不同場景，具有不同特性，比如IS6201A+IS6806A適用于服務(wù)器CPU、DDR的60-300A的大電流應(yīng)用，具有很高的效率；IS6201A+IS6810A適用于服務(wù)器CPU、DDR的60-300A的大電流應(yīng)用，方案面積小，可以做成模塊；IS6201A+IS6807A適用于臺(tái)式機(jī)，筆記本CPU 30-200A的大電流應(yīng)用，支持高壓20V輸入，輕載效率高。
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