TDK ermöglicht vertikale Stromversorgung bis 200 A

In Anwendungen wie KI-Servern, Rechenzentren, Telekommunikationsinfrastruktur und Edge-Computing rückt die effiziente Versorgung moderner Prozessoren mit sehr hohen Strömen bei niedrigen Spannungen zunehmend in den Fokus. TDK Corporation erweitert hierfür ihr µPOL-Portfolio um ein stapelbares Point-of-Load-Leistungsmodul, das speziell für vertikale Stromversorgungskonzepte entwickelt wurde.

Das neue Modul liefert 25 A pro Einheit und kann vertikal gestapelt oder parallel betrieben werden, um eine Gesamtstromstärke von bis zu 200 A zu erreichen. Durch die Platzierung der Leistungswandlung direkt unterhalb von FPGA-, SoC- oder ASIC-Bausteinen auf der Leiterplattenrückseite lassen sich Leitungsverluste reduzieren und gleichzeitig die thermische Effizienz sowie die Flächennutzung verbessern.

Vertikale Stromversorgung für hochintegrierte Prozessoren
Das Modul basiert auf einer chip-integrierten 3D-Gehäusetechnologie, in der Regler, Treiber, MOSFETs, Induktivität, Speicher und Bypass-Kondensatoren in einem Bauteil mit einer Grundfläche von 7,65 × 6,80 mm und einer Bauhöhe von 3,82 mm vereint sind. Mit einer thermischen Impedanz von 1,4 K/W ist ein stabiler Betrieb bei hohen Strömen auch unter anspruchsvollen thermischen Bedingungen möglich.

Die Stapelbarkeit erlaubt eine Skalierung der Stromversorgung ohne zusätzlichen Platzbedarf auf der Leiterplatte. Dies ist insbesondere für KI-Prozessoren in fortschrittlichen Fertigungstechnologien relevant, bei denen Kernspannungen unter 1 V und Strombedarfe von deutlich über 150 A üblich sind.

Elektrische Leistungsfähigkeit und Regelgenauigkeit
Das Modul unterstützt Eingangsspannungen von 4,5 V bis 16 V sowie einen einstellbaren Ausgangsspannungsbereich von 0,6 V bis 1,8 V. Schnelle Lastsprungreaktionen, differenzielle Fernmessung und eine Ripple-Spannung unter 5 mV Spitze-Spitze gewährleisten eine präzise Spannungsregelung bei dynamischen Lastprofilen, wie sie in KI- und Hochgeschwindigkeits-Datenpfaden auftreten.

Dank geringer spektraler Störanteile eignet sich die Lösung auch für empfindliche Anwendungen wie Medizintechnik, optische Netzwerke, digitale Signalverarbeitung und automatisierte Testsysteme.

Digitale Steuerung und Systemintegration
Über digitale Schnittstellen wie I²C und PMBus stehen Telemetriedaten in Echtzeit zur Verfügung, darunter Eingangs- und Ausgangsspannung, Strom, Temperatur und Fehlerzustände. Dies ermöglicht eine zustandsbasierte Überwachung und adaptive Regelung in Rechenzentrums- und Edge-Infrastrukturen. Zusätzlich werden analoge Ausgangsspannungseinstellungen unterstützt, einschließlich prozessorspezifischer Spannungskennungen moderner FPGA- und ASIC-Plattformen.

Das Modul lässt sich in gängige Systemformate wie PCIe-Karten, VPX-Systeme, SMARC-Module sowie 1U- bis 3U-Rack-Architekturen integrieren und ist bereits in Referenzdesigns für leistungsfähige KI- und Machine-Learning-Anwendungen im Einsatz.

Grundlage für skalierbare Stromversorgungskonzepte
Durch den Wegfall externer Kompensationsbauteile vereinfacht das Modul die Auslegung der Stromversorgung und verkürzt Entwicklungszeiten. Als Teil eines µPOL-Portfolios mit Stromstärken von 1 A bis 200 A ermöglicht die Lösung ein durchgängiges, skalierbares Stromversorgungskonzept – von kompakten Edge-Geräten bis hin zu leistungsstarken Rechenzentrumsplattformen.

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