Altera krymper kraftdelen

I maj köpte FPGA-jätten Altera den amerikanska kraftspecialisten Enpirion. Nu kommer det första resultatet av affären. Det är en av Alteras referensdesigner för Cyclone SoC som konstruerats om med Empirions kraftmodul. Resultat blir ett kompaktare kort, högre tillförlitlighet, lägre jitter och dessutom minskade förluster.

Enpirion har rötterna i Bell Laboratories och grundades år 2001 av ett gäng specialister på power-management, krafthalvledare och högfrekventa magnetiska material. För ett år sedan släppte företaget en minimal modul som innehåller en styrkrets, effekttransistorer och magnetiska komponenter. De senare gör det möjligt att använda förhållandevis höga switchfrekvenser på några megahertz utan allt för stora förluster vilket ger en mycket kompakt lösning.

- Det är betydligt svårare att designa en kraftförsörjning för en FPGA än för en processor eftersom strömförbrukningen beror på hur FPGA:an används. I en processor är det mycket mer förutsägbart, säger Mark Davidson på Empirion.

Empirion har utgått från en av sina standardmoduler och tagit fram en referenskonstruktion till Cyclone V SoC, Alteras systemkrets som både innehåller FPGA-logik och två Cortex-A9-kärnor.

Resultatet blev en minskning av kortytan med 22 procent, antalet stora tantalkondensatorer som används för avkoppling minskade från tio till fem och effektiviteten i omvandlaren ökade från 79 procent till 85 procent.

- De fem tantalkondensatorena kan verka som en struntsak men de kostar 50 cent per styck medan FPGA:an kostar tio till femton dollar, så det har stor betydelse på den totala materialkostnaden.

Tantalkondensatorer är inte heller de mest robusta komponenter så halverar man antalet förbättras tillförlitligheten.

- En sak som kanske inte verkar så viktig är att bruset och ripplet på matningen blir lägre men det har stor betydelse när man snabba seriebussar där man riskerar att tappa datatakt med dålig matning.

Empirion hade kunnat göra referenskonstruktionen tidigare, modulen som använts är en standardprodukt. Att så inte skett beror på att företaget före uppköpet primärt arbetade med OEM-företag, inte med halvledarbolag som Altera.

Fler referenskonstruktioner är på väg för de Stratix V GX, Arria V GT och Cyclone V GX.

Hela konstruktionen kan laddas ner från Alteras hemsida för den som vill kopiera lösningen.