FPGA作为一个加速卡,已经有几十年的历史。但是在数据中心应用有所不同,FPGA首先要提供云服务,能够满足大规模部署和运维的需求,满足云服务的特性,包括远程监控管理、在线动静态逻辑的重构,也需要支持各种虚拟机访问以及支持各种驱动兼容性,整个加速卡也需要有更高的RAS特性,这些在服务器里面,可能是比较通用的性质,但是先前的FPGA加速卡,并没有这类应用场景需求,也不具备这些特性,存在很大缺失。FPGA更重要的是一种FaaS(FPGA as a Service)服务,一种方案能够将软件、算法和硬件板卡集成,以软硬一体化的形式。FaaS围绕深度学习预测、视音频处理、基因测序、金融分析、IoT等热点行业提供了非常完备的解决方案。

云服务器FPGA架构及其电源方案初探

图 二 FaaS(FPGA as a Service)

云端运算数字多台并联DC-DC电源模块,可应用之输入电压范围从8.0~15V,输出电压则为0.6~1.8V,IC操作频率为500KHz,搭载尺寸13.5x13.7mm,双组电感,感值为0.2uH电感,另为了满足数字化的需求及提供监控方法,我们采用I2C通讯协议作为客户取得模块内部信息,如下表。

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表 3 设计目标规格

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1. 电路架构

根据下图三为整合具备数字及并联能力的控制IC与高积体MOSFET及双线圈厄流器(Power Choke),透电路设计,计算出电感之感量需求,以及减少铜线线圈及磁性粉材量,进而开发出市面上大功率数字DC-DC 模块。图四为四组并联线路,依据单组模块进行并联使用,可在现有输出60A以下再增加输出电流至200A,采用PM-Bus Interface 控制方法,并且利用I2C传输接口控制各模块输出电压、侦测输出电流、温度以及控制每个模块电流均流。

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图三、云端运算数字DC-DC电源模块(Block diagram)

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