对于电源产品要求极高的,就适合去找这家公司Vicor吧

2022-05-04 09:58:03      来源:电池在线      编辑:电池在线      人气:

BostonDynamics的智能机器人演试短视频持续吃惊全世界互联网,这种运行跟举重运动员灵便度相差无异的智能机器人所采取的电子器件也一直是个商业秘密。一方面智能机器人相对高度智能的AI计算工作能力

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BostonDynamics的机器人演示视频不断震惊全球网络,这些运作跟体操运动员灵活度相差无几的机器人所采用的元器件也一直是个机密。一方面机器人高度智能化的AI运算能力确实让人惊讶,另一方面在没有外接电源线驱动的情况下(应该是锂电池驱动吧)也没有接地电源的EMI设计要求高,这些机器人采用什么电源管理系统来实现最先进的机器人?不久前<电子发烧友>记者在深圳专访美国Vicor公司专家时获悉,BostonDynamics机器人的硬件设计负责人是之前Vicor前技术员工,他挑选的电源管理模块,其中核心的就是Vicor公司的产品。

图:Vicor首席工程师、高级经理ChrisSwartz(中),亚太区市场营销副总裁EricWong(右)和Vicor中国区域销售总监KevinNi在媒体见面会中回答记者们的提问

Vicor今年北京、上海和深圳三地举行技术论坛,并邀请包括美国总部的资深首席工程师/经理ChrisSwartz先生亲临深圳,为近二百名受邀工程师,一起分享关于电源设计里面的干货。关于BostonDynamics机器人的“秘密”,就是Chris分享出来的。由于这些超先进的机器人目前基本上都处于研发阶段没有对外供货,因此机器人身体里究竟还有哪些核心技术与芯片,还都只能靠内部人泄密。

Vicor这家公司的电源模块价格不便宜,应用范围也主要是对电源功率密度、产品体积和电源效率极高的场景。亚太区市场营销副总裁EricWong表示深圳站是Vicor最近以来的首次技术论坛。对于工程师用户的筛选,并不会跟其他两站同样严格。毕竟深圳是一个以消费类为主的电子设计与制造中心,虽然有华为中兴迈瑞这样前沿的科技公司,但是要扩展更多目标客户,以Vicor本身产品的特点,并不容易。

从上图可以看出Vicor模块化解决方案的特点。它的目标是帮助客户解决最棘手的供电挑战。如48V直接转至低压,实现高效、轻便、密集和低成本的可靠配电,与常规12V配电相比,显著降低功率损耗。如服务器与数据中心的AI芯片、GpU、CpU的电源供电的要求是1V以下的电压、几百上千W的高功率和大电流要求,同时配电损耗要极低,无疑市场上能采用的电源模块选择并不多。

“我们的方案可以使CpU和输入电源的距离只有一个pCB板的厚度,目前跟业界几家已经在合作了。在EMI方面的设计思路就是将EMI的部分抽离出来,远离CpU。这样一来就没有EMI的干扰。48V在第一层转换的时候,就远离CpU。目前我们48V在服务器方面的市场占有率在不断成长,当然这种变化不会一天内完成。考虑到12V的DC基数有很大,现在市场大概是5%至10%的设备在转换中。新的服务器的DC都是48V,尤其是AI、云和大数据的服务器。”EricWong回复记者的提问时解释。

对于汽车方面大趋势也是向48V转。他认为目前国内还在观望,美国欧洲日本的客户比较多。但是Eric也认为,国内厂家追得会很快,潮流会在一年内追上来。新车48V的设计也许最近一年就能做出来。

图:Vicor电源模块的特点总结

关于Vicor的电源模块转换效率98%是通过什么方法实现的?Chris介绍说,传统转换链条分成两步。先稳压再降压,但是Vicor有非常领先的拓朴架构专利技术,别家公司不能用,当然也不一定能学得来。占空比别人是8:1,我们是48V至1V,厚度和高度都做到极致。

有记者询问GaN硅基的产品什么时候推出?Chris有表示,在电源模块中,GaN并不是最核心的技术材料,GAN在其他方面有帮助,例如高频应用,但对于电源转换效率的帮助不是那么高。他指出,98%的转换效率GaN不是唯一的原因,只是很小的一部分的原因。此外,GaN材料对于EMI设计方面的难度也提升了。

有记者问,转换效率是否可以进一步提升至99%?Chris也作了回应。“现实中是很难有这么高的效率要求的,因为低压大电流方面,全行业的平均效率是93%,我们已经达到98%。三个诉求:体积、成本、效率。这三个方面是互相矛盾和制衡的。在电流领域的突破,我们是从体积上去突破的,先做体积,再做效率和成本。这是我们所做的事情,一些实验室的做法不是我们的诉求。”

他强调说,现在AI芯片的工艺是7纳米,电压有的降到了0.3V,输出的电流是1000A,这种情况下工程师的想法已经改变了,他们是在想这种电源是不是可以做出来,即使是12V的电压,效率会很差,能达到80%就不错了。“我们的拓扑专利技术就能做到比对手高3-5%。”

图:Vicor的NBM模块的功率密度指标

图:Vicor的pOL电流密度路线图

Vicor在某些产品的设计指标确实比友商好太多,以上图中的pOL电流密度为例,2019年Vicor的GCM第四代已经实现了2.0A/mm2的电流密度,但友商们还是处于0.6A/mm2Vicor2012年以前的指标,因此很多产品在事实上已经变成了独家供货状态。而独家供货对于任何一个客户来说,都是一件有供应链风险的事。

对于这个问题,EricWong也作了回应与解释。他指出,在商业供货方面,客户们如谷歌、英伟达、英特尔、AMD、特斯拉、AMAZON、Facebook、百度这些世界知名客户与合作伙伴,都会担心供货的问题,独家供货的风险很大。这也是为什么我们近年一直在增加我们的产能。第二是找一些商业方面方案,可以让客户方面放心地使用我们的产品。例如,Vicor跟第三方合作,授权我们的技术出去,让第三方来去生产同样的产品。但这个方案现在还没有落实。”

对于供货的方式,Vicor也作出了调整。例如从之前的多品种/小批量变成少品种/大批量,这样有利于降低成本缩短供货时间,让更多的客户有信息转向Vicor的产品。

在中期产能调整方面,Vicor预计现在扩建的85000平方英尺的预计2020年第三季度可以开始运营,来满足更多客户的要求。

当问到Vicor是否会降低身价做更多低阶一点的产品以扩大自己的市场份额与营收时,Eric表示这不太可能。“Vicor的产品特点大家都知道了,一句话总结就是,对于电源指标有很高要求的应用,找我们就对了,”EricWong说。

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