AI算力设备正在从大型数据中心向桌面端延伸,高性能计算芯片对板级供电系统也提出了更高要求。相比传统处理器,AI芯片运行时电流变化更快、峰值电流更高,需要供电电路具备更强的瞬态响应能力和持续输出能力。

功率之心近期从专业拆解发现,NVIDIA DGX Spark内部的GB10 Grace Blackwell超级芯片采用AOS万国半导体多相供电方案,由AOZ73004CQI多相控制器搭配AOZ5516QI_2、AOZ5310NQI-A高电流DrMOS,为核心计算芯片提供低压大电流供电。

桌面级AI超算搭载GB10超级芯片

NVIDIA DGX Spark是一款面向AI开发、模型微调和本地推理等场景打造的桌面级AI计算设备。

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产品采用小型化机身设计,内部搭载GB10 Grace Blackwell超级芯片,集成20核Arm处理器和Blackwell架构GPU。

DGX Spark配备128GB LPDDR5X统一内存,内存带宽为273GB/s,FP4精度下AI算力最高达到1PFLOPS,可支持最高2000亿参数规模的AI模型。整机采用240W外置电源供电,其中GB10超级芯片的热设计功耗为140W。

在约150×150mm的主板空间中持续为高性能AI芯片供电,对电源转换效率、动态响应、输出电流以及散热设计都提出了较高要求。

AOS多相供电方案直供GB10超级芯片

拆解显示,GB10超级芯片位于主板核心区域,两侧分布有8颗LPDDR5X内存,芯片上下两侧均设有多相降压供电电路。

其中,供电控制部分采用两颗AOS AOZ73004CQI多相降压控制器。该芯片面向Blackwell GPU平台开发,符合NVIDIA OpenVReg OVR4-22规范,单颗支持最高四相供电,并支持PWMVID接口。

AOZ73004CQI采用AOS先进瞬态调节控制方案,支持动态相电流平衡、自动相数调整以及CCM与DCM工作模式切换,可以根据芯片负载变化调节各相输出状态,在满足快速瞬态响应的同时兼顾轻载效率。芯片采用4×4mm QFN-32L封装。

功率级采用AOS AOZ5516QI_2和AOZ5310NQI-A两款DrMOS。

AOS AOZ5516QI_2支持4.5—25V输入电压,持续输出电流达到55A,开关频率最高为2MHz,支持5V PWM及三态输入,并具备欠压闭锁保护,采用5×5mm QFN-31L封装。

另一款AOZ5310NQI-A支持4.5—18V输入电压,持续输出电流达到60A,同样支持最高2MHz开关频率,并兼容3V、5V PWM及三态输入,封装尺寸为5×5mm。

在实际电路中,多颗DrMOS分别搭配低感值降压电感及大容量滤波电容组成多相降压电路,在控制器调度下分担输出电流,将主板输入电压转换为GB10超级芯片所需的低压大电流电源。

多相架构不仅可以分散单颗功率器件的电流和发热压力,还能够降低输出纹波,并提升供电系统对AI芯片快速负载变化的响应能力。

DGX Spark内部还针对DrMOS和降压电感设置导热垫及热管,将功率器件产生的热量传递至整机散热系统。

总结

从此次拆解来看,AOS功率方案并非应用于接口供电或外围辅助电源,而是直接进入DGX Spark核心计算区域,为GB10 Grace Blackwell超级芯片提供多相供电。

对于这类高性能AI芯片来说,供电难点不仅在于输出电流更大,还要应对负载快速变化带来的瞬态冲击,同时兼顾主板空间和散热条件。

多相控制器搭配高电流DrMOS,能够分担各相电流和发热压力,因此已经成为AI服务器、AI工作站以及桌面级AI计算设备中常见的核心供电方案。

此次AOZ73004CQI多相控制器与两款高电流DrMOS进入NVIDIA DGX Spark,也体现出AOS在控制器和功率级器件上的配套能力。