芯耀
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眾所周知，Altera在去年做出驚人的跨界收購，意在提速橫向整合，掌握高整合電源芯片系統(tǒng)（PowerSoC）核心技術，協(xié)助客戶解決FPGA電源設計中的挑戰(zhàn)。與非網有幸在“Altera 2014年度技術巡展”之際，采訪了Altera Enpirion產品中國區(qū)高級業(yè)務經理張偉超，第一時間了解到Altera與Enpirion“聯(lián)姻”以來的效果。
聯(lián)姻結果一：成功解決當前FPGA設計中的五大難題
張偉超從五個方向詳細展示了Enpirion產品在FPGA電源設計方面所表現出的獨特優(yōu)勢：
挑戰(zhàn)一：PCB可用空間有限
在空間有限的PCB板上放置更多的器件以實現更多性能，對電源工程師來說是一個很大的挑戰(zhàn)。
Enpirion 產品號稱業(yè)界集成度最高的電源解決方案，與其他分立開關穩(wěn)壓器和模塊相比，極大的減小了負載點穩(wěn)壓所需要的PCB面積和高度，實現最高功率密度和最小外形封裝。
? Enpirion產品中國區(qū)高級業(yè)務經理張偉超
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挑戰(zhàn)二：企業(yè)級、工業(yè)級、通信等市場對產品的高可靠性要求
若電源解決方案采用來自多個供應商的分立器件進行設計、組裝，由于每個分立器件有自己的使用壽命與工作條件，所以很難保證系統(tǒng)在連續(xù)、高強度工作情況下的穩(wěn)定性與可靠性。
Enpirion PowerSoC是集成電源解決方案，它將很多外圍器件集成到產品內部，作為完整的電源系統(tǒng)，進行了專門的仿真測試、特征測試、驗證和制造測試，用更少的元器件和嚴格受控的IC制造工藝，實現高可靠性。
挑戰(zhàn)三：客戶對最優(yōu)電源轉換率的需求
由于散熱、成本等原因，提高電源轉換率，為客戶提供最優(yōu)的電源轉換效率成為FPGA電源設計中的一個挑戰(zhàn)。
Enpirion電源解決方案表現出卓越的高效和熱性能。經過優(yōu)化，PowerSoC效率高達96%，高效的器件達到工業(yè)級要求，85oC環(huán)境溫度時，大部分不需要負載降額或者氣流散熱。
挑戰(zhàn)四：高速數據傳輸、RF、鎖相環(huán)電路對噪聲的要求
高速數據傳輸、RF、鎖相環(huán)電路相比一般電路對噪聲更敏感，它們需要一個“安靜”的電源。由于DC-DC電源即開關式電源在工作時會產生大量開關噪聲。所以，很多設計者選用效率較低的線性電源。
PowerSoC可以同時解決開關噪聲與低轉換率的問題，它采用DC-DC電源方案，在保持效率領先的情況下在某些應用上還可以實現與線性電源一樣的低噪聲性能。
挑戰(zhàn)五：工程師資源限制與快速投放市場的需求
由于電源工程師資源緊缺的限制，數字電路設計公司希望購買的電源產品簡單且易于開發(fā)，加速產品面市。
PowerSoC支持“一站式”設計，開發(fā)者只需三個簡單的設計步驟，相對于分離開關穩(wěn)壓器顯著降低了設計難度、 并極大地縮短了設計時間。針對Altera本身的FPGA產品，如MAX10，客戶購買FPGA不需針對電源做額外設計，只需使用Enpirion提供的電源參考設計方案即可。
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聯(lián)姻結果二：業(yè)界領先的電源解決方案
三大核心技術帶來最優(yōu)性能
高密度PowerSoC的關鍵推動力量——Enpirion三大核心技術，即高頻IC技術、磁體工程技術、電源封裝和構建技術，確保了電源PowerSoC與競爭對手電源模塊相比有更好的性能。
高頻IC技術——實現PCB最小尺寸
高頻率開關IC設計技術，可使器件工作在更高頻率（一般工作頻率為500k~1M，PowerSoC提供最高工作頻率為5M）。外圍器件在高工作頻率的情況下，尺寸非常小，容易被集成到芯片內部。從而實現PCB尺寸更小。
磁體工程——實現低損耗
得益于Enpirion獨特的磁材料與工藝技術，電感可進行定制化設計，不僅易被集成到芯片內部，而且在高頻工作情況下，可實現非常低的開關損耗與EMI的輻射。
Enpirion三大核心技術
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電源封裝和構建——實現更高可靠性
獨特的電源封裝與構建技術可保證PowerSoC將眾多外圍器件集成到芯片內部，有效降低器件之間的相互干擾，從而保證電源的可靠性。同時實現低紋波、低噪聲。
最優(yōu)性能展示
低輻射噪聲
如下對比圖可清晰看到Enpirion電源產品與競爭器件相比，在輻射噪聲方面的明顯優(yōu)勢。
輻射噪聲對比圖：Enpirion產品（左）與競爭器件（右）
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低紋波
如何在設計系統(tǒng)時,實現更高電源效率、更快負載瞬態(tài)響應、更低輸出紋波和更小尺寸的完美結合, 一直是系統(tǒng)電源設計人員不斷努力追求的目標。如今，Enpirion的PowerSOC方案將卓越的高效率、超穩(wěn)定性，極快的瞬態(tài)響應與創(chuàng)新的電感集成封裝技術結 合在一起，確保了系統(tǒng)在整個負載范圍的最佳電源密度和熱性能，為設計人員提供了理想性能的電源選擇。
Enpirion獨特的封裝設計有助于提供出色的輸出紋波性能。 值得注意的是， 在更高帶寬范圍內測量的Enpirion的輸出紋波，比很多競爭對手的產品更為出色。 由于Enpirion的PowerSoC非常小，并且集成了電感，使得當前電流回路的面積顯著減小，有利于降低輻射功率。
如下圖所示：
500MHz帶寬條件下紋波對比圖：Enpirion產品（左）與競爭器件（右）
快速動態(tài)響應
瞬態(tài)響應對比圖：Enpirion產品（左）與競爭器件（右）
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部分特殊特性展示
? 降低系統(tǒng)功耗的SmartVID特性
? PMBus遠程監(jiān)測器件狀態(tài)(IOUT, VIN, VOUT, T)
? 高精度差分遠程檢測
? 自適應數字控制環(huán)實現快速瞬間響應
更多PowerSOC產品已經通過汽車工業(yè)級規(guī)格測試認證，提供更為可靠的品質保證。
聯(lián)姻結果三：案例展示
MAX 10 FPGA評估套件是一款簡單、低成本的設計平臺，適用于評估MAX 10 FPGA和Enpirion PowerSoC技術。套件含有10M08SAE144C8G和EP5388，如下圖紅色標記區(qū)域。
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MAX 10開發(fā)套件電源樹，如下圖展示。
綜上可見，PowerSoC可為計算機、網絡和電信、工業(yè)和嵌入式、企業(yè)存儲、測試和測量、光網絡等領域提供優(yōu)質的電源解決方案。Altera與Enpirion的“聯(lián)姻”為FPGA電源設計帶來創(chuàng)新之“源”！?
