從翌創(chuàng)微的多款DSP新品，看AI電源控制新需求...

當(dāng)代AI基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)過程中，有個挺有趣的事實：衡量總算力的標(biāo)尺通常是功率單位——任何hyperscaler大廠宣稱要投入AI基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)時，最常說的除了成本數(shù)字，就是該算力集群的功耗預(yù)計將是n個GW（GigaWatt）?？梢娫谡嬲母咚懔χ?，支撐這些算力的供電也是關(guān)鍵。

在近期的翌創(chuàng)微電子ET6000系列DSP產(chǎn)品發(fā)布會上，翌創(chuàng)微電子總經(jīng)理羅翔鯤就援引研究機構(gòu)的數(shù)字：訓(xùn)練一次大模型，耗電量相當(dāng)于普通家庭數(shù)年的用電總和；到2030年，AI數(shù)據(jù)中心電力需求相較2023年將增長165%。上海科技大學(xué)信息學(xué)院研究員、博導(dǎo)傅旻帆教授則在會上談到AI基礎(chǔ)設(shè)施的兩條主線：“AI和能源主線”；他還提到令這兩條主線交匯的一句話：“算就是電”。

對于提供算力的xPU而言，“從微觀器件角度看，晶體管數(shù)量上升，電壓在逐漸降低，電流在往上升”。“從物理學(xué)角度來看，電壓降低、電流上升，對損耗、功耗都有好處”，“于是在每個算力環(huán)節(jié)，我們都看到了電流大幅、快速的變化”。比如在訓(xùn)練推理過程中，電流變化di/dt超過了2000A/μs，“對系統(tǒng)反應(yīng)有了更極端的要求”。

傅旻帆總結(jié)當(dāng)代xPU的供電挑戰(zhàn)：電壓更低更嚴(yán)、電流需求更大、瞬態(tài)響應(yīng)更快、PDN損耗更大。翌創(chuàng)微電子產(chǎn)品總監(jiān)王偉也在接受采訪時談到，涉及到PSU等環(huán)節(jié)時，必須考慮高動態(tài)的控制方法——體現(xiàn)在翌創(chuàng)微的DSP產(chǎn)品上，“我們做了特別的優(yōu)化，針對特定場景做了像是算力、環(huán)路控制方式等方面的強化，期望給客戶提供更加靈活，各方面都更強的平臺。”

除了AI算力需求的爆發(fā)式增長，羅翔鯤還談到“光伏、風(fēng)電、儲能于電動汽車充電網(wǎng)絡(luò)，正在構(gòu)建‘源、網(wǎng)、荷、儲’的閉環(huán)”，也帶來了巨大的市場機遇。兩個應(yīng)用方向都“需要一顆算力充足、響應(yīng)迅捷、精度高、供應(yīng)鏈安全的數(shù)字大腦”。這是ET6000系列DSP新品發(fā)布的背景——其目標(biāo)市場涵蓋AI數(shù)據(jù)中心電源、光伏儲能、新能源汽車電控等。借助ET6000系列新品，我們也能對當(dāng)代電源控制芯片做個管中一窺。

ET6000系列及多顆新品

從翌創(chuàng)微給出的ET6000系列DSP產(chǎn)品組合圖來看，ET6000系列包括了增強產(chǎn)品和通用產(chǎn)品兩大類（橫軸）。王偉介紹說，前者是與客戶聯(lián)合定義開發(fā)、針對特定場景優(yōu)化的系列；后者則著眼于“降低客戶的遷移成本、實現(xiàn)了硬件兼容的產(chǎn)品”。“現(xiàn)階段我們的產(chǎn)品矩陣已經(jīng)覆蓋市面上80%以上的行業(yè)場景”。

而從性能維度（縱軸）看，產(chǎn)品還分為超值系列、主流系列、高性能系列。本次發(fā)布的四款新品，分別是超值系列的ET60157和ET60137，和主流系列的ET6039、ET6039C/ET6039C-Q1。超值系列具備高性價比，“面向拓撲相對簡單的入門級應(yīng)用”，也“集成了數(shù)字環(huán)路和CLB，可實現(xiàn)靈活應(yīng)用”；而主流系列的核心部分采用300MHz主頻的Cortex®-M7，“性能可以滿足大多數(shù)主流場景需求”。

羅翔鯤在開場演講中就提到了ET6000系列尤其為滿足AI算力電源需求，均采用Cortex®-M7高性能實時控制內(nèi)核，內(nèi)置硬件數(shù)字環(huán)路實現(xiàn)了500ns的閉環(huán)更新速度，以及156ps分辨率PWM——能夠精準(zhǔn)驅(qū)動GaN高頻拓撲。“直擊AI服務(wù)器在功率密度、動態(tài)響應(yīng)方面的痛點”。

其中ET60157作為一顆工業(yè)級實時控制DSP，目標(biāo)應(yīng)用場景涵蓋微型逆變器、充電樁、AI服務(wù)器電源（PSU）等。其基本配置如下圖所示：

這款芯片采用200MHz Cortex®-M7核心，“采用新一代的數(shù)學(xué)加速器，內(nèi)置硬件數(shù)字環(huán)路（ADC內(nèi)置PID/3P3Z計算，最快500ns級環(huán)路更新）”——如此一來“在磚塊電源、DCDC等場景中，可將大量算力留給內(nèi)核，具備了相當(dāng)?shù)男詢r比”。

王偉還強調(diào)相較競品，“在外設(shè)方面做了增強”：尤其是14路SPRWM支持200MHz時鐘頻率/5nS精度，其中4路支持156ps分辨率。

另外兩款主流系列新品均采用車規(guī)工藝。其中面向服務(wù)器電源等應(yīng)用的ET6039C支持150℃結(jié)溫——“高溫環(huán)境下依舊保證工作壽命——并非像友商那樣將工規(guī)產(chǎn)品做超規(guī)格應(yīng)用”；而面向汽車的ET6039C-Q1符合AEC-Q100 Grade 1可靠性要求標(biāo)準(zhǔn)及ISO26262 ASIL-B功能安全認證標(biāo)準(zhǔn)。以下是這兩顆芯片的具體規(guī)格：

此系列新品采用300MHz主頻的Cortex®-M7核心，算力更強；除了滿足車規(guī)標(biāo)準(zhǔn)及功能安全要求，王偉也強調(diào)了相較傳統(tǒng)電源控制芯片，還確保信息安全上“符合汽車EVITA Light標(biāo)準(zhǔn)”，“符合服務(wù)器RED-DA標(biāo)準(zhǔn)”。

開發(fā)工具鏈與應(yīng)用

芯片之外，翌創(chuàng)微也為ET6000系列提供了“全棧式開發(fā)生態(tài)”，是“選型到量產(chǎn)的端到端生態(tài)”，不同環(huán)節(jié)的可用資源如下圖所示：

ET-Config圖形化外設(shè)配置工具、ET-Monitor數(shù)字電源監(jiān)控與故障錄波平臺，以及諸多參考設(shè)計皆為其中亮點。

王偉特別談到了其中的ET-Monitor，除了動態(tài)顯示各類參數(shù)信息、上報故障等豐富功能，其核心功能為錄波——“比如電壓、電流的動態(tài)錄制和顯示，也就能夠為調(diào)試提供便利”；“自定義界面”特性，采用“腳本化配置方式，客戶可自定義腳本以滿足不同場景的開發(fā)與調(diào)試”，而不需要進行代碼編程...

參考設(shè)計方面則有6.6kW雙向OBC、微型逆變器、充電樁、PFC+LLC等。值得一提的是，在列舉新品的具體應(yīng)用場景時，王偉更具體地談到了兩相交錯PFC+LLC和單級DAB（雙有源橋）變換器——“翌創(chuàng)微針對特定應(yīng)用都做了特別的優(yōu)化”。ET60157針對單級DAB的優(yōu)化設(shè)計，如增加的CLB（可配置邏輯塊）解決換相環(huán)節(jié)的技術(shù)難點——尤其在交流過零時對開關(guān)管實現(xiàn)精準(zhǔn)控制。

再比如基于ET60157的PFC+LLC，“我們在這方面投入了不少精力，已經(jīng)有很多客戶基于我們的參考設(shè)計做二次開發(fā)和應(yīng)用量產(chǎn)”，且由于產(chǎn)品的“平臺化”思路，“如果要做三相交錯或增加額外的DCDC或buck boost，需要更多的資源——完全可以在不改硬件的情況下，升級為ET6025；或者改用更大的封裝，用ET6039C來實現(xiàn)功能拓展。”

實際上，ET6000系列芯片已經(jīng)有不少成功應(yīng)用的案例，王偉在演講中列舉了并網(wǎng)逆變器、混合逆變器、V2X直流充電樁、OBC、數(shù)字電焊機、光伏/電池模擬器等批量應(yīng)用案例，“行業(yè)頭部客戶已經(jīng)在用我們的芯片，產(chǎn)品品質(zhì)也在這些實際應(yīng)用中得到了較好的反饋。”

質(zhì)量與可靠性是重點

豪威集團總經(jīng)理、翌創(chuàng)微董事長高文寶在開場演講中就提到了ET6000系列產(chǎn)品在多個應(yīng)用方向的頭部客戶中實現(xiàn)了大規(guī)模量產(chǎn)交付，在翌創(chuàng)微聚焦的工業(yè)新能源與新能源汽車兩大賽道上取得了出色成績。羅翔鯤也在采訪環(huán)節(jié)談到了翌創(chuàng)微在能源控制領(lǐng)域的積累：“翌創(chuàng)微自2021創(chuàng)立，錨定的就是能源控制——我們每一年在該領(lǐng)域的投入都非常大；與此同時，公司引進的電源控制人才也都常年在行業(yè)深耕。”

基于翌創(chuàng)微電子的人才儲備及公司在電源控制領(lǐng)域的深耕，在滿足AI數(shù)字電源需求時，ET6000系列強調(diào)的“針對性優(yōu)化設(shè)計”包括有安全可靠、高開關(guān)頻率、復(fù)雜控制策略、更快的環(huán)路性能。

后面幾項實則從產(chǎn)品規(guī)格層面是可見一斑的，包括Cortex®-M7核心的選用，數(shù)學(xué)加速引擎性能持續(xù)提升；硬件數(shù)字環(huán)路，尤其針對DCDC類應(yīng)用需求的滿足——“將傳統(tǒng)軟件處理流程硬化，令環(huán)路更新速度達到500ns”，“支持開關(guān)電源進入MHz時代”；以及在PWM模塊方面滿足更復(fù)雜的控制策略，在移相、電荷峰值控制、同步整流、非標(biāo)脈沖等方向上的創(chuàng)新...

而“安全可靠”可能是整個發(fā)布會及采訪環(huán)節(jié)，羅翔鯤和王偉提及最為頻繁的、屬于翌創(chuàng)微的優(yōu)勢項。“我們在光、儲、充等領(lǐng)域都做到了規(guī)模出貨，客戶的反饋很好。”“我們從設(shè)計、測試、量產(chǎn)管控多個角度嚴(yán)格按照高標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。”羅翔鯤談到，“質(zhì)量和可靠性的競爭力不是一句空話，這是公司在體系構(gòu)建、質(zhì)量管控等每個環(huán)節(jié)一步步走出來的。”

前文提到如ET6039C的“超工業(yè)級”標(biāo)準(zhǔn)——包括功能安全、結(jié)溫、壽命等都是這一思路下，產(chǎn)品特性的組成部分。王偉從可靠性設(shè)計、可靠性驗證、量產(chǎn)與供應(yīng)鏈等多個角度談到了翌創(chuàng)微的“高可靠性”標(biāo)準(zhǔn)。比如“可靠性設(shè)計”包含有存儲部分的ECC校驗，芯片設(shè)計的應(yīng)力管理、電遷移優(yōu)化、ESD防護，以及涉及到封裝的熱仿真、對低熱組/長壽命材料的選用、降低IMC、frame粗化等——“這些是我們最大的優(yōu)勢之一”。

而在“可靠性驗證”環(huán)節(jié)，包括“3-5個月的加嚴(yán)測試周期”，“單款芯片測試樣本量1800+顆”；包括硅基可靠性、存儲可靠性、封裝可靠性，乃至板級測試和深度分析。比如王偉提到：“我們自己會對每顆存儲芯片做可靠性驗證”；再比如可靠性測試流程中，“很多友商做個FT（最終測試/功能測試）就結(jié)束了，我們還會做DPA（破壞性物理分析），找到潛在失效因素。”

而到了供貨階段，除了全檢策略做100%高溫、低溫、常溫三溫測試，“我們還會做基于科學(xué)統(tǒng)計理論的驗證，比如PAT（部件平均測試）——因為我們發(fā)現(xiàn)某些失效，是在測試時正常、但使用過程會暴露出問題——通過PAT分析就能將‘參數(shù)離群’產(chǎn)品挑出來，將其作為失效品排除，消除這類潛在失效因素。”“更多失效管控策略，都不止于顯性失效，而是要把潛在失效因素也找出來。”

與豪威的協(xié)同效應(yīng)及巨大的潛在市場機會

羅翔鯤在接受采訪時很有信心地表示，翌創(chuàng)微將在未來3-5年獲得長足發(fā)展。除了翌創(chuàng)微本身在產(chǎn)品與技術(shù)上的努力，“我們也看到市場在快速成長”——不僅有著如文首所述的兩大市場驅(qū)動力：AI基礎(chǔ)設(shè)施和新能源電源控制需求量巨大；還在于當(dāng)前“工控領(lǐng)域，MCP/DSP產(chǎn)品的市場仍以海外廠商為主”，多元化供應(yīng)選擇下翌創(chuàng)微的潛在市場機會是巨大的。

羅翔鯤認為，翌創(chuàng)微的產(chǎn)品競爭力主要表現(xiàn)在三方面：（1）出色的質(zhì)量與可靠性；（2）在同質(zhì)化的市場競爭中，“翌創(chuàng)微在更多細分市場與客戶做協(xié)同深度優(yōu)化”；（3）以及由于協(xié)同優(yōu)化，為客戶帶來BOM成本降低。

更重要的恐怕還在于羅翔鯤數(shù)度提到翌創(chuàng)微“不是在走pin-to-pin完全平替的路子”。尤其當(dāng)芯片設(shè)計及終端應(yīng)用從定義到量產(chǎn)需要數(shù)年周期——對匹配目標(biāo)客戶應(yīng)用場景提出了更高的要求。王偉強調(diào)：“誰能理解未來需求，誰就有優(yōu)勢——這不是跟隨市場做兼容或平替能解決的。”故而翌創(chuàng)微的“場景化創(chuàng)新”要以更前瞻的視野“匹配未來需求”。

與此同時，“翌創(chuàng)微在進入豪威體系以后，優(yōu)勢得到了進一步強化。”翌創(chuàng)微在芯片質(zhì)量與可靠性方面的優(yōu)勢，很大程度上正是依托于豪威平臺的質(zhì)量體系。“我們在供應(yīng)鏈保障方面得到了豪威集團的支持，能夠為客戶提供穩(wěn)定、可靠的產(chǎn)品，更多的客戶也更愿意和我們做深入合作。”羅翔鯤說，“我們也開始嘗試給客戶提供整體解決方案，這就是拉通了整個集團資源的成果。”

除了供應(yīng)鏈協(xié)同，高文寶還談到了豪威集團與翌創(chuàng)微在技術(shù)、市場鏈方向上的協(xié)同，“聯(lián)合構(gòu)建起傳感器+主控芯片+功率器件的系統(tǒng)級解決方案，實現(xiàn)從感知到執(zhí)行的一站式能力”，并在“車載電源、電氣控制、工業(yè)能源等領(lǐng)域，在市場端提供長期、有效、有韌性、穩(wěn)定性的供應(yīng)鏈”。

“翌創(chuàng)微的路徑很清晰，依托豪威的平臺與厚度，深耕能源控制的專業(yè)銳度”，并在AI時代持續(xù)提供能源控制支撐。屬于中國高性能數(shù)字電源控制芯片的真正破局，或許才剛剛開始。