让六位专家坐在一个房间里，你可能会听到七种不同的意见。

但在2019年设计展的未来电力完整性小组讨论中却并非如此。这个专家小组的共识是，未来的电源完整性将包括单处理器芯片，功耗高达1000a或更高。

图1所示。在2019年设计展上，电力完整性的未来小组挤满了房间。图片由Mobashar Yazdani提供，谷歌。

谷歌战略半导体商品经理Mobashar Yazdani主持了小组讨论并选择了小组成员，包括:

• Gregory Sizikov谷歌硬件组电源完整性和EMC团队经理
• Vicor首席执行官Patrizio Vinciarelli
• Eric Bogatin，信号完整性传播者，Teledyne LeCroy(完全披露，就是我)
• Brian Molloy，英飞凌战略业务总监
• Henry Schrader，通用数据中心电源，模拟设备的战略业务经理

过去，服务器场的驱动应用程序是在互联网骨干网上路由流量。现在，云计算高端的驱动力是xpu，其中X是图形、网络或中央处理单元。机器学习、人工智能或神经网络处理器的云计算(每个术语都可以互换使用)正在挑战电源完整性的极限。

现在芯片的功耗高达400a，随着下一代芯片的评估，这一数字只会增加。

这些大电流为配电带来了三个巨大的挑战:将直流电流输送到本地VRM，将直流电流从本地VRM输送到模具导轨，以及降低瞬态开关电流的电压噪声。

这些驱动力正在推动三个重要趋势。

为了减少在电路板上传输的电流，在系统中使用更高电压的轨道作为动力母线。在这种环境下，最终的DC - DC变换器必须非常高效，从多达12- 24v的导轨转换到1v或更少的导轨。

为了将1000a从本地VRM传输到模具本身，VRM必须非常靠近模具。对于1000a系统，要求串联直流电阻在5-10 uOhm范围内。

今天的设计是使用6,2盎司铜层，只是分配直流电源轨道电流。在这种厚度下，薄板电阻为40欧姆/平方。即使有电流从一个方形铜的四面传递，串联电阻也将是10欧姆，仍然太大了。在10u欧姆时，1000a的直流红外功率损耗将是10瓦，这只是在6层2盎司的铜中。

另一种方法是通过一组通孔将1000a从VRM垂直输送到模具垫中。

为了减少从VRM到模具垫的距离，所有潜在的设计都在封装中使用了一个VRM。这包括所有开关元件和LC滤波器。为了减小尺寸和提高效率，正在考虑在DC - DC变换器中使用更高的开关频率。

除直流电流增加外，芯模导轨电压也在减小。这意味着随着瞬态电流的增加，允许的噪声预算正在减少，这两个因素都推动了对模具局部更高的解耦电容的需求，并集成了较低的回路电感。

在模具上考虑的一种解决方案是使用深沟槽增加模具电容。另一种解决方案是封装更多和更高价值的去耦电容器。它们的额定电压只需在1v范围内即可。

高端XPU类产品中的直流和暂态电源完整性挑战与信号完整性挑战一样具有挑战性。虽然DesignCon 2019的大部分工作重点是实现下一个里程碑式的数据速率，但应该指出的是，在低直流端仍存在大量挑战，特别是在将功率分配到领先的高性能设备方面。

“PDN已经达到了极限，如果没有被超越的话，”亨利·施拉德说，它只会变得更加艰难。“如果在设计之初没有考虑到PDN，产品就不会成功。”