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面向下一代GPU VPD架構(gòu)的供電系統(tǒng)超低壓大電流測(cè)試方案
隨著AI訓(xùn)練模型的復(fù)雜度持續(xù)提升，GPU的峰值電流需求將達(dá)到2000A-5000A甚至更高水平，而核心電壓則維持在0.8V甚至更低。傳統(tǒng)LPD（橫向供電）架構(gòu)電流路徑長(zhǎng)、寄生參數(shù)大、動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢等原因，已無(wú)法滿足下一代GPU的供電需求。
今年CES上，英偉達(dá)NVIDIA確定Rubin會(huì)用VPD（垂直供電）方案。根據(jù)英偉達(dá)NVIDIA的說(shuō)法，Rubin架構(gòu)將搭載更寬、更多的HBM4顯存，HBM因?yàn)橐呀?jīng)占據(jù)了GPU封裝周圍所有空間，物理位置已經(jīng)沒(méi)有給LPD(橫向供電)，因此VPD是確定性方案。英特爾、谷歌也都已開始嘗試VPD方案，華為也在關(guān)注這項(xiàng)技術(shù)，華為有一項(xiàng)關(guān)于“芯片垂直供電系統(tǒng)”的發(fā)明。（信息來(lái)源：電子工程專輯）
（圖片來(lái)源：Vicor）
然而，VPD架構(gòu)的引入也對(duì)供電系統(tǒng)的測(cè)試驗(yàn)證提出了挑戰(zhàn)：如何在極低電壓下精確模擬數(shù)千安培的動(dòng)態(tài)負(fù)載，如何驗(yàn)證PMIC（電源管理芯片）在納秒級(jí)瞬態(tài)響應(yīng)中的穩(wěn)定性，成為擺在所有上游供應(yīng)商面前的生死線。
技 術(shù) 挑 戰(zhàn)
VPD架構(gòu)下的測(cè)試難點(diǎn)及應(yīng)對(duì)
挑戰(zhàn)維度 | 具體表現(xiàn) |
超低電壓帶載能力 | 核心電壓低至0.8V以下，要求測(cè)試設(shè)備具備極低的起始工作電壓（<0.5V） |
超高電流模擬 | 峰值電流達(dá)5000A，需設(shè)備具備大電流擴(kuò)展能力與高穩(wěn)定性 |
動(dòng)態(tài)響應(yīng)測(cè)試 | 瞬態(tài)電流響應(yīng)變化率需達(dá)5A/us，以模擬AI任務(wù)的突發(fā)負(fù)載 |
PMIC/VRM穩(wěn)定性驗(yàn)證 | 需捕捉電壓跌落（Droop）與過(guò)沖（Overshoot）等微秒級(jí)瞬態(tài) |
GaN/SiC器件適配 | 高頻開關(guān)器件對(duì)測(cè)試設(shè)備的高精度與低干擾提出更高要求 |
面對(duì)這些挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)電子負(fù)載已難以勝任。憑借深厚技術(shù)積累的產(chǎn)品性能，N系列超低電壓大電流電子負(fù)載，專為GPU/CPU超低電壓測(cè)試場(chǎng)景設(shè)計(jì)，具備0.2V起始的超低壓帶載能力，能夠覆蓋下一代GPU核心電壓的測(cè)試范圍。在電流吞吐方面，N系列不僅能夠穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)2000A的大電流測(cè)試，更具備擴(kuò)展至5000A極限測(cè)試的能力，精準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)GPU在AI訓(xùn)練峰值時(shí)的滿載工況。
尤為關(guān)鍵的是，N系列低壓大電流電子負(fù)載具備高達(dá)20A/μs的動(dòng)態(tài)電流斜率，遠(yuǎn)超行業(yè)普遍標(biāo)準(zhǔn)。這意味著它能夠逼真模擬GPU在執(zhí)行復(fù)雜矩陣運(yùn)算時(shí)毫秒級(jí)的電流驟變，協(xié)助工程師捕捉PMIC（電源管理芯片）在動(dòng)態(tài)下的微小電壓跌落（Droop）與過(guò)沖（Overshoot），從而優(yōu)化環(huán)路響應(yīng)速度，確保供電系統(tǒng)的穩(wěn)健。正是憑借這一性能，已獲得英偉達(dá)NVIDIA及其核心PMIC、GaN供應(yīng)商的高度認(rèn)可，成為其研發(fā)實(shí)驗(yàn)室重要的測(cè)試設(shè)備。
N系列電子負(fù)載微妙級(jí)動(dòng)態(tài)響應(yīng)下的電流變化圖
在英偉達(dá)NVIDIA的生態(tài)體系中，高效的供電不僅依賴于架構(gòu)創(chuàng)新，更離不開功率半導(dǎo)體材料的迭代。為了配合VPD架構(gòu)對(duì)高開關(guān)頻率與低損耗的嚴(yán)苛要求，以GaN（氮化鎵）和SiC（碳化硅）為代表的寬禁帶器件已成為主流。測(cè)試方案深度融入了這一趨勢(shì)，其高精度負(fù)載能夠有效驗(yàn)證GaN器件在高頻下的開關(guān)特性與熱穩(wěn)定性，幫助合作伙伴優(yōu)化圖騰柱PFC及LLC諧振變換器的拓?fù)湓O(shè)計(jì)，從而在有限的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)更高的功率密度與轉(zhuǎn)換效率。
解 決 方 案
N系列超低電壓大電流電子負(fù)載
深耕低壓大電流測(cè)試領(lǐng)域多年，其技術(shù)積累源于新能源領(lǐng)域最嚴(yán)苛的測(cè)試需求，并針對(duì)英偉達(dá)NVIDIA VPD架構(gòu)AI算力場(chǎng)景進(jìn)行了深度優(yōu)化，專為CPU/GPU供電測(cè)試設(shè)計(jì)的費(fèi)思N系列電子負(fù)載系列具備以下核心技術(shù)優(yōu)勢(shì)：
N系列：支持 0.2V滿電流帶載，達(dá)5000A@0.2V，匹配下一代GPU VPD架構(gòu)的核心電壓；
最小內(nèi)阻 ＜0.2mΩ，確保低壓工況下的高電流拉載能力，極大降低測(cè)試功耗。超高電流擴(kuò)展能力
單機(jī)支持 2000A@0.2V（FT68206N-20-2000）；
可擴(kuò)展至 5000A@0.2V（FT68215N-20-5000），覆蓋AI訓(xùn)練峰值負(fù)載需求。極速動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度
20A/us的瞬態(tài)電流響應(yīng)變化，瞬態(tài)測(cè)試頻率可達(dá)20kHz，可精準(zhǔn)模擬GPU在矩陣運(yùn)算中的微秒級(jí)電流驟變，幫助工程師捕捉PMIC（電源管理芯片）瞬態(tài)響應(yīng)。
高精度瞬態(tài)捕捉
支持 電壓跌落（Droop） 與 過(guò)沖（Overshoot） 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；
電壓測(cè)量精度高達(dá) 0.025%+0.025%F.S.，電流測(cè)量精度 0.05%+0.05%F.S.，確保測(cè)試數(shù)據(jù)可靠。多種測(cè)試模式
支持 恒電流、恒電壓、恒電阻、恒功率 四種模式；
提供 序列測(cè)試功能，可編輯復(fù)雜負(fù)載時(shí)序，模擬實(shí)際工況，適用于PMIC（電源管理芯片）動(dòng)態(tài)特性驗(yàn)證。
多種測(cè)試模式
支持 恒電流、恒電壓、恒電阻、恒功率 四種模式；
提供 序列測(cè)試功能，可編輯復(fù)雜負(fù)載時(shí)序，模擬實(shí)際工況，適用于PMIC（電源管理芯片）動(dòng)態(tài)特性驗(yàn)證。
通信與控制
支持 RS232、RS485、LAN、USB、CAN（選配）；
支持 SCPI與ModBus協(xié)議，便于系統(tǒng)集成與自動(dòng)化測(cè)試，可快速融入現(xiàn)有測(cè)試平臺(tái)。
以下為 N系列電子負(fù)載中適用于GPU VPD研發(fā)測(cè)試的主力型號(hào)，用戶可根據(jù)電流需求選擇：
型號(hào) | 電壓 | 電流 | 功率 | 滿電流電壓 | 尺寸 |
FT68203N-20-1000 | 20V | 1000A | 3kW | 0.2V@1000A | 3U |
FT68206N-20-2000 | 20V | 2000A | 6kW | 0.2V@2000A | 5U |
FT68209N-20-3000 | 20V | 3000A | 9kW | 0.2V@3000A | 12U |
FT68212N-20-4000 | 20V | 4000A | 12kW | 0.2V@4000A | 12U |
FT68215N-20-5000 | 20V | 5000A | 15kW | 0.2V@5000A | 12U |
應(yīng) 用 場(chǎng) 景
從實(shí)驗(yàn)室到產(chǎn)持
應(yīng)用階段 | 測(cè)試目標(biāo) | 推薦型號(hào) | N系列價(jià)值體現(xiàn) |
PMIC/VRM研發(fā)驗(yàn)證 | 驗(yàn)證VPD架構(gòu)下的動(dòng)態(tài)響應(yīng) | FT68203N-20-1000 | 高動(dòng)態(tài)負(fù)載模擬+ 瞬態(tài)捕捉 |
GPU系統(tǒng)集成測(cè)試 | 模擬AI訓(xùn)練峰值負(fù)載 | FT68215N-20-5000 | 5000A擴(kuò)展能力 + 0.2V低壓帶載 |
GaN/SiC模塊測(cè)試 | 高頻開關(guān)特性驗(yàn)證 | FT68206N-20-2000 | 高精度負(fù)載+ 低干擾設(shè)計(jì) |
CPU Vcore測(cè)試 | 處理器核心供電驗(yàn)證 | FT68203N-20-1000 | 超低壓滿電流+ 高精度測(cè)量 |
產(chǎn)線批量測(cè)試 | 穩(wěn)定性與一致性檢測(cè) | FT68203N-20-1000 | 超低壓滿電流+ 高精度測(cè)量 |
結(jié) 語(yǔ)
為算力時(shí)代筑牢電源測(cè)試基石
N系列超低電壓大電流電子負(fù)載，不僅是測(cè)試設(shè)備性能的突破，更是對(duì)AI算力產(chǎn)業(yè)鏈的一次關(guān)鍵賦能。它解決了VPD架構(gòu)轉(zhuǎn)型過(guò)程中的核心測(cè)試難題，為英偉達(dá)NVIDIA下一代GPU的性能釋放掃清了驗(yàn)證障礙。隨著AI工廠對(duì)能效與密度的要求愈發(fā)嚴(yán)苛，將繼續(xù)攜手PMIC（電源管理芯片）與功率器件廠商，共同筑牢算力時(shí)代的能源基石。
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