För att digital kraft ska få brett genomslag på kretskortsnivå krävs verklig second source. Många köpare vill helt enkelt inte låsa in sig med en enda leverantör. Det är bakgrunden till att Ericsson, Murata och CUI redan för fem år sedan började skissa på ett gemensamt koncept, som sedan blev AMP.

Martin Hägerdal

Hela idén är att när en produkt som följer konsortiets standarder släpps så ska alltid minst två av AMP-företagen erbjuda likvärdiga produkter. De ska vara mekaniskt och elektriskt kompatibla, men även styras med exakt samma PMbus-kommandon. Allt för att kunna blandas i en produktionslina, där de programmeras på plats, helt utan problem.

Men varför detta besvär för att curla digital kraft? Självklart finns tanken hos trion att muta in en större bit av morgondagens strömförsörjningsmarknad. Samtidigt finns det fog för en teknik som kan bidra till högre effektivitet i den framtida kraftförsörjningen – mer än 40 procent av kostnaden i en serverhall sägs faktiskt kraftförsörjningen, och infrastrukturen kring den, stå för idag.

− Ett kort som sätts in i en datorcentral kostar mindre att köpa än vad det kostar att driva det under ett år, säger Martin Hägerdal som förklaring till varför effektivare kraftförsörjning behövs.

Här kan Software-Defined Power Architecture, SDPA, vara en framkomlig väg. Det handlar om en mjukvarustyrd kraftarkitektur som spås slå igenom till år 2020. Med den går det att styra så att spänningsomvandlingen går optimalt för alla olika användningsprofiler.

− Man kommer till exempel att kunna anpassa busspänningen efter lasten. Likaså kommer man att kunna sätta på fläktar i tid, innan det blir varmt på kretskortet. Kan man hålla temperaturen lägre under större delen av användningen kan man spara mycket energi och spänningsomvandlingen blir mer effektiv, menar Martin Hägerdal.

Upp till nu har AMP lanserat sju standarder. Den senaste – en POL-omvandlare för 60 A – kom för bara några veckor sedan.

Samtidigt ser de tre företagen, som alla är veteraner inom strömförsörjning, att det kommer att krävas ännu högre strömmar för att tillgodose effektbehovet hos moderna FPGA:er och processorer i takt med att deras ingångsspänning sjunker.

− Snart släpper vi en 120A-modul, och framåt ser vi behov av enskilda moduler med en kapacitet på 150A och kanske ännu mer. Alla kretsar som vi lanserar kan även parallellkopplas för att mata ännu större laster. Fyra av våra 120A-moduler kan till exempel parallellkopplas för att ge 480A.

Ytterligare en trend är att skippa mellanspänningen i stora system. I dagens distribuerade kraftarkitekturer är det vanligt att AC/DC-omvandlaren levererar en likspänning på 48 . Därefter omvandlas den till en mellanspänning på 12 som sedan POL-omvandlare hanterar nära lasten.

Ett effektivare sätt både när det gäller att minska energiförlusterna och antalet komponenter i konstruktionen är att i ett enda steg ta 48 till 1 . Här har AMP långt gångna planer.

− I oktober kommer AMP att släppa ett footprint för 48-1. AMP siktar redan nu på att bygga en portfölj av produkter på detta footprint. I det högre effektsegmentet ser vi till exempel ett behov att uppfylla Intels VR13-krav, förklarar Martin Hägerdal.

Intel har tagit fram VR13-specen för sina server-CPU:er. Det som utmärker specifikationen är de extremt höga kraven på att kunna hantera snabba förändringar hos lasten, något som ger stora transienter.

Eftersom svenska Ericsson, japanska Murata och amerikanska CUI är geografiskt utspridda sker utvecklingsarbetet mot nya AMP-arkitekturer i delsteg.

Först utvecklar företagen på var sitt håll de produkter som de tror kommer att behövas. Ibland blir det överlapp, men oftast inte. Därefter träffas företagen. De beslutar om vilka konstruktioner som ska bli AMP-produkter, och delar med sig till varandra.

Arbetssättet gör att företagen kan dra nytta av varandras kompetenser inom olika gebit. Ett tydligt sådant exempel är LGA (Land-Grid Array), en kapslingsteknik som Ericsson utvecklat under många år och har stor kunskap inom.

− Vi använder bland annat en teknik där vi sätter modulen lite snett på moderkortet. Vid lödning får modulen glida rätt av egen kraft. På så sätt undviker vi luftfickor i lödfogen.

Konsortiets senaste standard, gigaAMP, liksom den tidigare picoAmp har båda LGA-konfiguration. Byggsättet ger förbättrad termisk prestanda och är speciellt lämpat att användas där det är litet eller inget luftflöde för kylning.

− Mikrovågslänkar eller basstationer som byggs in i chassin är två exempel. LGA-byggsättet skapar också en mycket låginduktiv förbindelse, vilket är speciellt användbart i tillämpningar med höga lasttransienter, förklarar Martin Hägerdal.

Att arbeta mer på höjden är en annan utveckling som de tre företagen tagit fasta på. Tidigare har Ericsson och AMP byggt platta moduler, men inom framförallt datakombranschen ser AMP-företagen att konstruktionerna växer på höjden.

− Då kan även kraften växa på höjden. AMP har introducerat ett helt program med så kallade SIP-moduler, där modulen står på högkant istället för att ligga ner. Det sparar mycket plats på kretskortet som kan användas till annat.

På agendan står närmast en enhetlig mjukvaruplattform. Idag måste de kunder som väljer att arbeta med moduler från alla tre AMP-företagen jobba med tre olika grafiska användargränssnitt, GUI. Det är krångligt.

Därför arbetar trion med att ta fram en GUI-plattform, som hanterar alla produkter från de tre företagen.

− Vi hoppas att det är klart att lansera under Electronica i november, säger Martin Hägerdal.