希荻微电子推出 22 款高性能电源管理芯片:AI服务器、AI计算机、算力卡一站式电源解决方案

来源:希荻微 #希荻微#
1995

随着千亿参数大模型成为数字世界的重要基础设施,AI 服务器与 AI 计算机的电源系统正面临多重挑战:

  • 更低的电压、更大的电流——GPU/NPU/CPU 核心电压已进入 0.5~1.1V 区间,单板电流达数百安培;

  • 更快的动态——DVFS 动态调压、毫秒级负载突变,要求电源在微秒内完成响应;

  • 更严的可用性——7×24 小时不间断运行、不停机热插拔维护,任何一路电源故障都可能导致整机停机;

  • 更密的空间——加速卡与主板空间受限,电源方案需要在更小的体积内实现更高的效率与更低的发热。

针对上述挑战,希荻微电子(证券代码:688173)推出覆盖 E-Fuse 热插拔保护、Buck 降压变换、功率模组、低噪声 LDO、DDR 终端稳压与负载开关的 22 款产品组合,以“输入防护—功率变换—精度供电—时序管理”的全链路布局,为 AI 服务器与 AI 计算机提供芯片级一站式电源解决方案。

一、一张框图,读懂 AI 服务器 / AI 计算机电源架构

AI 服务器与 AI 计算机的电源架构可以概括为“一级输入、四域分配”:PSU 输出的 12V 主电与 5V/3.3V 待机电经主板母线分配至四大负载域;每个域的入口处由 E-Fuse 完成热插拔保护与故障隔离,域内再由多相并联 POL(降压变换器)二次降压,最终为负载提供从 0.5V 到 5V 的多路电压轨。六大产品线在各域内级联使用:E-Fuse 的输出连接 Buck 的输入,Buck 的输出再经 LDO 或 DDR 终端稳压器完成末端供电。22 款产品既可按框图整体部署,也可按域灵活选型组合。

 AI 服务器 / AI 计算机电源架构应用框图(22 款产品全景)

在这张拓扑图中,22 款产品按功能划分为六条产品线,分别部署于电源链路的关键节点:

  • 核心算力域(GPU/NPU/CPU)——HL8550E 以 1mΩ 导通电阻部署于 12V 主功率入口,HL8112/HL75452/HL75633B 完成 0.5~1.1V 大电流核心电压轨的变换;

  • SoC 数字域(网络 ASIC/芯片组/FPGA)——HL8520EGA01/A02 为加速卡与背板提供热插拔保护,HL75443/HL75633A/HL75620/HL75622/HL75626/HM75130 生成 1.8/1.2/1.0/0.9V 数字轨;

  • DDR 内存域——HL8506E/HL8511/HL8512 保护内存、风扇与 NVMe 支路,HL75443/HL75626 提供 VDDQ 主电源,HL51200 以 VTT=VDDQ/2 双向稳压方式为 DDR4/DDR5 提供终端供电;

  • 模拟外设域(SerDes/PLL/时钟/ADC/USB)——HL8505E/HL8521/HL8522 保护 5V 支路,HL75137 生成 5V 数字轨,HL87233/HL87238/HL87239 以 3μVrms 低噪声 LDO 为敏感模拟电路供电,HL52553 负责上电时序与外设支路开关。

二、六大产品线:覆盖完整电源链路

全系产品工作温度覆盖 −40℃~+125℃(HL8112 为 −40~+105℃ 环境温度);Buck 类产品均支持 Power Good、可编程软启动及 OCP/OVP/UVP/OTP 保护,E-Fuse 类产品均具备可编程限流、可调软启动与热保护;全系采用 QFN/DFN/LGA 等主流封装,兼容标准表面贴装(SMT)工艺。

2.1  E-Fuse 热插拔保护——大电流输入的保护与隔离

AI 服务器支持不停机换卡、扩容与维护,热插拔瞬间的浪涌与短路风险较高。E-Fuse 产品线以集成 Power FET 的毫欧级导通电阻、可编程限流与多重故障保护,为 12V/5V 母线及各支路提供集过流保护、通断控制与电流监测于一体的防护,满足 IEC 62368 安全要求。

  • HL8550E|16V/50A 热插拔 E-Fuse:1mΩ 导通电阻,风冷条件下输出电流可达 60A;±1% 电流监测精度,3.3V LDO 输出;GOK/FLT_TYPE 故障类型指示;支持并联均流,最多 20 颗并联,可构建 1000A 级主功率入口。LGA-32(5mm×5mm)封装。

  • HL8520EGA01/A02|16V/20A E-Fuse:3mΩ 导通电阻,<200ns 短路响应;±1% 电流监测、Efuse 健康报告、可配置 OV 阈值,适用于 GPU 加速卡与背板的热插拔保护。LGA-26(4mm×4mm)封装。

  • HL8505E/HL8506E/HL8511/HL8512(含 21/22 版本)|5A 支路 E-Fuse:26mΩ/23mΩ 导通电阻,1~5A 限流可调,OVP 钳位(12V 系统 16V / 5V 系统 6.75V),自恢复/锁定故障模式可选,软启动斜率可调,可选反向阻断 FET 控制;提供 12V 与 5V 两种电压版本,覆盖内存、风扇、NVMe 与外设支路。DFN-10L(3mm×3mm)封装。

注:全线 E-Fuse 具备可编程限流、可调软启动与热保护;HL8550E 单颗 50A、支持最多 20 颗并联(可扩展至 1000A),配合 ±1% 电流监测与故障状态报告,支持电源状态监测与在线维护。对标物料仅供选型参考。

2.2  数字可编程 Buck HL8112——支持 DVFS 的核心电压调节

GPU/NPU/CPU 核心电压随负载实时调度(DVFS),对基准精度与动态响应有严格要求。HL8112 是一颗支持 I²C 数字接口的高效同步降压变换器:

  • 12V 宽输入(2.85~18V),12A 连续 / 15A 峰值输出电流,可直接用于核心电压轨;

  • I²C 可编程输出基准 0.5~1.108V、4mV 步进,±0.5% 基准精度,实现精细的 DVFS 动态调压;

  • 开关频率 0.5~1.25MHz 可编程,PFM/PWM 模式可选,兼顾轻载效率;

  • 集成双通道 8-bit ADC,提供输出电压/电流遥测,支持系统电源状态监测;

  • QFN-14(3mm×4mm)封装,-40~+105℃ 环境温度范围内工作。

注:对标物料仅供选型参考。

2.3  大电流同步 Buck 系列——COT 架构与快速动态响应

从 20A 核心轨到 6A 数字轨,同步 Buck 系列采用恒定导通时间(COT)控制架构,具备超快负载阶跃响应、±1% 全温域基准精度和完备保护,覆盖核心算力域与 SoC 数字域的降压变换需求:

  • HL75452 / HL75633B|20A 大电流 Buck:2.7~17V 输入(无偏置 3.5~17V),0.6~5.5V 输出;COT 控制实现超快瞬态响应,差分远端采样保障输出精度;600k/800k/1MHz 频率可选,面向 GPU/NPU/CPU 核心与大电流 ASIC 供电应用。

  • HL75443 / HL75633A|12A 数字轨 Buck:4.5~17V 或 2.7~17V 输入,0.4~1.2MHz 可选频率,用于网络 ASIC、SoC 与 FPGA 的 1.8/1.2/1.0/0.9V 数字轨。

  • HL75620 / HL75622 / HL75626|6A Buck 系列:频率 0.2~1.6MHz 可调可同步(HL75620/22)或 0.66/1.1/2.2MHz 可选(HL75626);PVIN 低至 1.6V 的架构设计(HL75620/22)与 2mm×3mm 紧凑封装(HL75626),提供灵活的配置选择。

  • HL75137|5V 输入 6A Buck:2.7~5.5V 输入、0.2~2MHz 频率可调,适用于 5V 待机域转 3.3V/1.8V 数字轨的应用。

注:* 无外部偏置时为 3.5–17V;** PVIN 可低至 1.6V。全系支持 Power Good、可编程软启动及 OCP/OVP/UVP/OTP 完整保护。对标物料仅供选型参考。

2.4  功率模组 HM75130——集成电感的高密度功率模组

针对 PCB 空间受限的应用,HM75130 将同步降压变换器与电感集成于一体,3mm×2.8mm×1.4mm LGA 封装即可提供 3A 连续输出电流。2MHz 开关频率有助于减小外围电容体积,40μA 静态电流与轻载省电模式可显著降低待机功耗。CoT 控制拓扑具备良好的负载瞬态性能,适用于 SSD、网络设备与空间受限的 AI 边缘计算板电源轨。

注:对标物料仅供选型参考。

2.5  低噪声 LDO 系列——为敏感模拟电路提供低噪声供电

高速 SerDes、PLL、时钟与高精度 ADC/DAC 对电源噪声较为敏感。HL87233/HL87238/HL87239 三款 LDO 以 3~7μVrms 的低噪声、±1% 全工况精度与 40dB@500kHz 的纹波抑制,为模拟域提供低噪声供电:

  • 支持低至 1.1V 输入(带 BIAS)/ 1.4V(无 BIAS),输出 0.5~5.15V(HL87238 至 5.5V)可调;

  • 压降低至典型 100~120mV 满载(HL87233/38 @3A,HL87239 @4A 为 240mV max);

  • 关断电流低至 7μA,使能控制 + Power Good 支持级联时序;

  • 封装差异化布局:QFN-20 3.5×3.5mm(HL87233/39)、WQFN-12 2.2×2.5mm(HL87238)兼顾性能与空间。

注:无 BIAS 时输入下限为 1.4V;精度均为 ±1%,关断电流低至 7μA(HL87233/HL87239)。对标物料仅供选型参考。

2.6  DDR 终端稳压 HL51200 与负载开关 HL52553——内存与外设域供电管理

  • HL51200|双向 DDR 终端稳压器:VTT=VDDQ/2 跟随输出,兼容 DDR I/II/III/IIIL/IV(VTT 1.25/0.9/0.75/0.675/0.6V);3A 双向吸收/源出能力(限流 3~6.5A),仅需 20μF 输出电容即可保持快速瞬态响应;PGOOD 监控 + S3 悬挂放电控制,远端采样保障内存条末端电压精度。DFN-10(3mm×3mm)封装。

  • HL52553|3A 负载开关:2.7~5.5V 输入、60mΩ 导通电阻、1.5μs 快速过流响应;内置电荷泵消除体二极管反灌,断电时无反向电流;用于 USB/NVMe/Wi-Fi 外设域与上电时序管理。TDFN-6(2mm×2mm)封装。

三、结语:全链路布局,与算力时代同行

希荻微电子高级市场经理 Jacky 表示:我们全面拥抱AI,从 12V 母线的毫欧级守护,到 0.5V 核心的 4mV 步进精调;从 DDR5 终端的纳秒级响应,到 SerDes 供电的 3μVrms 静音——22 款产品构成的完整电源解决方案,让 AI 服务器与 AI 计算机的每一次算力释放都没有后顾之忧。

责编: 爱集微
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