低壓、大電流是 AI 運算的供電需求

AI 賦能衛(wèi)星需要具有越來越高的精密運算能力，這一需求不斷逼近最新超深亞微米 FPGA 和 ASIC 及其供電網(wǎng)絡(luò)的極限。這些高性能處理器對低電壓、大電流供電提出了嚴苛要求，以實現(xiàn)在軌 AI 處理。低軌（LEO）和中軌（MEO）衛(wèi)星的散熱與耐輻射要求使其供電系統(tǒng)的設(shè)計更為復(fù)雜。

在負載點提供低噪聲電源

Spacechps AI1 處理器是一種智能、可重新配置的收發(fā)器，提供高達每秒 133 萬億次運算（TOPS）的在軌 AI 和機器學(xué)習(xí)性能。這一性能水平能促進太空中人工智能的創(chuàng)新使用，從而實現(xiàn)眾多新的對地觀測、在軌服務(wù)/組裝/制造（ISAM）、信號情報（SIGINT）、情報監(jiān)視偵察（ISR）及通信等應(yīng)用，如追蹤太空碎片以避免代價高昂的碰撞、檢測航天器的系統(tǒng)健康狀況、探測地球表面的熱點區(qū)域并預(yù)測爆發(fā)點。為了實現(xiàn)這一目標，Spacechips 與 Vicor 合作，為在軌 AI 處理提供關(guān)鍵的電源架構(gòu)。Spacechips 首席執(zhí)行官 Rajan Bedi 博士表示：“這些微型芯片的核心電壓約為 0.8 伏，TDC 為 130 安培。實現(xiàn)這樣的電源軌是一個亟待解決的重大問題，通常需要大量的板載空間。”Vicor 解決方案的功率密度很高，結(jié)構(gòu)緊湊，具備良好的散熱性能，可實現(xiàn)更小的設(shè)計和更佳的系統(tǒng)靈活性。

Vicor 優(yōu)勢

高功率密度

經(jīng)過驗證的解決方案

耐輻射

Vicor 分比式電源架構(gòu)可減小尺寸和重量，提供最佳性能

Vicor 專有的Vicor 分比式電源架構(gòu)（FPA）通過將 DC-DC 轉(zhuǎn)換功能拆分為專用的獨立模塊，徹底革新了供電方式。這種創(chuàng)新方案最大限度地利用了寶貴的電路板空間，同時降低減少功率耗損和噪聲，簡化了散熱管理，從而實現(xiàn)卓越性能和可靠性。

在 Vicor 耐輻射產(chǎn)品系列中，100VIN固定比母線轉(zhuǎn)換模塊（BCM）提供關(guān)鍵隔離與轉(zhuǎn)換功能，將輸入電壓降低三分之一后，為升降壓預(yù)調(diào)節(jié)模塊（PRM）供電。PRM 精確穩(wěn)壓后，將其傳遞至電壓轉(zhuǎn)換模塊（VTM）。VTM 將 PRM 的穩(wěn)壓輸出電壓轉(zhuǎn)換為 0.8V（可通過 PRM 在 0.42V 至 1.1V 范圍內(nèi)微調(diào)），同時將電流放大 30 倍，為高電流 FPGA 供電軌供電。

模塊化設(shè)計提供了無與倫比的效率、靈活性和功率密度 —— 這是苛刻環(huán)境下的關(guān)鍵優(yōu)勢，如輻射暴露應(yīng)用中的高性能計算。

基于 Xilinx Versal FPGA 的可重構(gòu)人工智能收發(fā)器，電信和信號情報（SIGINT）運營商實現(xiàn)實時在軌處理，能夠根據(jù)實時流量需求自主調(diào)整射頻頻率方案、信道劃分、調(diào)制方式及通信標準。Vicor 電源轉(zhuǎn)換器模塊還采用雙動力系統(tǒng)設(shè)計，為容錯性極低的航天應(yīng)用提供內(nèi)置冗余，確保動力系統(tǒng)的每一側(cè)均能獨立滿載運行。

"Vicor 的 FPA 在極小尺寸下提供了更精致、高效的解決方案，"Bedi 表示，"其優(yōu)勢遠超市場上的其他方案，領(lǐng)先不止一個量級。"

供電網(wǎng)絡(luò)

Vicor 分比式電源架構(gòu)（FPA）將 DC-DC 轉(zhuǎn)換功能拆分為多個獨立模塊。通過采用耐輻射模塊，母線轉(zhuǎn)換器（BCM）實現(xiàn)隔離功能，預(yù)調(diào)節(jié)模塊（PRM）提供穩(wěn)壓功能，而電壓轉(zhuǎn)換模塊（VTM）完成直流轉(zhuǎn)換。該架構(gòu)顯著提升了系統(tǒng)效率、靈活性及功率密度，尤其適用于高性能計算應(yīng)用場景。

相關(guān)產(chǎn)品

PRM 穩(wěn)壓器,隔離固定比率

輸入：33V (30 – 36V)

輸出：25V (13.4 – 35V)

功率：200W

電流：IOUT7.69A

峰值效率：97.5%

29.2 x 19.0 x 7.4 毫米,18.2g

50krad, 35MeV?cm2/mg

VTM 電流倍增器,隔離固定比率

輸入：33V (30 – 36V)

輸出：25V (13.4 – 35V)

功率：200W

電流：IOUT7.69A

峰值效率：97.5%

29.2 x 19.0 x 7.4 毫米,18.2g

50krad, 35MeV?cm2/mg

BCM 母線轉(zhuǎn)換器,隔離固定比率

輸入：100V (94 – 105V, 120V 瞬態(tài))

輸出：33V (31 – 35V)

功率：400W

K 因子：1/3

峰值效率：96%

33.5 x 23.1 x 7.4 毫米,26g

50krad, 35MeV?cm2/mg