AI大模型、數據中心、云存儲等數字化領域的建設浪潮帶動了企業級SSD(eSSD)市場的新增需求。根據Yole Group最新報告,2022年全球SSD出貨量約3.52億塊,其中企業級SSD出貨量約5500萬塊,占比約15.6%,預計到2028年增至1.11億塊,年復合增長率為18%。同時,企業級SSD對新技術的采納速度更快,預計到2028年會有69%的用上PCIe 5.0,遠超消費級的12%。
圖:2022-2028年企業級SSD與消費級SSD出貨量對比(圖源:Yole Intelligence)
相比消費級SSD,企業級SSD不僅更快采納新技術,而且產品的設計要求也更加嚴格,一般包括高可靠性、高IOPS、高能效、數據備份以及小型化等方面。這些功能的實現不僅視乎原廠存儲顆粒的質量,也對eSSD的電源管理方案提出了很大的挑戰。近日,在中國電力電子產業大會(上海站)的活動現場,Qorvo PMIC產品線應用經理張俊岳向參會觀眾重點介紹了Qorvo面向企業級SSD的高度集成電源方案,幫助客戶從容應對全球企業級SSD發展的新需求。
圖:Qorvo PMIC產品線應用經理張俊岳發表演講
設計一款eSSD電源管理方案 應當考慮什么?“企業級SSD對于電源容量、穩定性、電源環境噪聲等都提出了新的要求,在這樣的市場發展趨勢下,對應的電源管理方案也必須實現高集成度,并提供相應的功能。”張俊岳表示:“例如高可靠性方面,Qorvo電源管理方案支持實現一系列相關功能,包括關鍵信號的ADC監測(基于ACT85410)、熱插拔的浪涌控制,還有eFuse、升壓和降壓UV/OV/OC保護、熱保護,以及掉電保護、提供分層級的保護機制等等。” 對于企業級SSD“剛需”的數據備份功能,Qorvo電源管理方案集成了關鍵數據備份的集成掉電保護(PLP)模塊,相較傳統的掉電保護電路更加靈活,在成本和體積上擁有顯著的優勢,例如僅存儲電容的體積就可以減小至少14.5%、成本更是降低70%。Qorvo方案也提供了專門的掉電保護引腳,可以實現及時告警;當輸入端異常掉電,芯片可以將PLI信號置低,從而提示主控SoC芯片啟動數據備份功能。除了及時告警,Qorvo方案還提供了長期預警的能力,通過集成對于電容容量的讀取功能、實現實時監測,當發現電容容量不足,工程師可以介入去更換電容,以保證有足夠的電量支持數據備份。 另外,Qorvo在小型化方面也投入了龐大的研發資源,例如上述的PLP模塊就是其中一點。Qorvo的PMIC芯片擁有業績領先的高集成度優勢,以ACT88329為例,其集成了時序控制、LDO、Switch、RESET IC等一系列功能。通過下圖的對比,可以看到基于ACT88329的電路設計擁有諸多優勢:整體的布板面積減少80%,外圍器件的數量也從57個減少到14個,大大降低了BOM成本。
圖:Qorvo PMIC可助力實現更小面積的PCB設計和更少的元器件數量
以“搭積木”方式構建理想方案 Qorvo ActivePMU系列登場!目前,Qorvo面向企業級SSD應用提供了PLP、PMIC芯片以及集成PMIC+PLP的整體方案,并打造了豐富的ActivePMU系列產品組合。張俊岳表示:“根據不同的工作電壓范圍、電源軌數、GPIO等,Qorvo ActivePMU系列可支持打造靈活、可靠的電源管理解決方案。這些產品組合就像一塊塊積木,為eSSD量身打造,客戶可以在列表里選取符合自身要求的積木,從而快速構建理想的方案。”
圖:面向企業級SSD的Qorvo電源產品類型
從案例出發,下圖為企業級SSD的常見電源架構,右側分別是SSD Controller、DDR和NAND Flash,共13個電源軌。通過使用Qorvo ACT85410和ACT88420兩顆芯片進行級聯,即可輕松實現各個電源軌的控制,包括不同的電壓電流大小。由于PMIC集成了掉電保護等多種功能,使得電路設計十分簡單明了。另外,針對開發者,一方面Qorvo PMIC芯片可以通過各種寄存器去設定不同的功能,實現靈活配置;另一方面Qorvo也推出了專門的燒錄器工具和上位機軟件,包括時序、電壓等關鍵參數均已實現可視化,開發者可以快速上手調試應用。
圖:基于Qorvo PMIC的eSSD電源架構示例 總結而言,Qorvo PMIC產品將電力轉換和智能管理功能進行了高度集成,有助于消除外部分立元件的需求,這不僅簡化了電源設計流程,更大大縮減了系統尺寸和降低成本,幫助客戶加快產品上市時間。這些特性可以滿足企業級SSD應用的眾多需求,因此Qorvo PMIC也已經在各種處理器平臺上廣泛應用。
原文標題:如何設計一款好的企業級SSD電源管理方案?Qorvo專家有話講
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