如何設(shè)計一款好的企業(yè)級SSD電源管理方案？Qorvo專家有話講
AI大模型、數(shù)據(jù)中心、云存儲等數(shù)字化領(lǐng)域的建設(shè)浪潮帶動了企業(yè)級SSD（eSSD）市場的新增需求。根據(jù)Yole Group最新報告，2022年全球SSD出貨量約3.52億塊，其中企業(yè)級SSD出貨量約5500萬塊，占比約15.6%，預(yù)計到2028年增至1.11億塊，年復(fù)合增長率為18%。同時，企業(yè)級SSD對新技術(shù)的采納速度更快，預(yù)計到2028年會有69%的用上PCIe 5.0，遠(yuǎn)超消費級的12%。
圖：2022-2028年企業(yè)級SSD與消費級SSD出貨量對比（圖源：Yole Intelligence）
相比消費級SSD，企業(yè)級SSD不僅更快采納新技術(shù)，而且產(chǎn)品的設(shè)計要求也更加嚴(yán)格，一般包括高可靠性、高IOPS、高能效、數(shù)據(jù)備份以及小型化等方面。這些功能的實現(xiàn)不僅視乎原廠存儲顆粒的質(zhì)量，也對eSSD的電源管理方案提出了很大的挑戰(zhàn)。近日，在中國電力電子產(chǎn)業(yè)大會（上海站）的活動現(xiàn)場，Qorvo PMIC產(chǎn)品線應(yīng)用經(jīng)理張俊岳向參會觀眾重點介紹了Qorvo面向企業(yè)級SSD的高度集成電源方案，幫助客戶從容應(yīng)對全球企業(yè)級SSD發(fā)展的新需求。
圖：Qorvo PMIC產(chǎn)品線應(yīng)用經(jīng)理張俊岳發(fā)表演講
“企業(yè)級SSD對于電源容量、穩(wěn)定性、電源環(huán)境噪聲等都提出了新的要求，在這樣的市場發(fā)展趨勢下，對應(yīng)的電源管理方案也必須實現(xiàn)高集成度，并提供相應(yīng)的功能。”張俊岳表示：“例如高可靠性方面，Qorvo電源管理方案支持實現(xiàn)一系列相關(guān)功能，包括關(guān)鍵信號的ADC監(jiān)測（基于ACT85410）、熱插拔的浪涌控制，還有eFuse、升壓和降壓UV/OV/OC保護(hù)、熱保護(hù)，以及掉電保護(hù)、提供分層級的保護(hù)機制等等。”
對于企業(yè)級SSD“剛需”的數(shù)據(jù)備份功能，Qorvo電源管理方案集成了關(guān)鍵數(shù)據(jù)備份的集成掉電保護(hù)（PLP）模塊，相較傳統(tǒng)的掉電保護(hù)電路更加靈活，在成本和體積上擁有顯著的優(yōu)勢，例如僅存儲電容的體積就可以減小至少14.5%、成本更是降低70%。Qorvo方案也提供了專門的掉電保護(hù)引腳，可以實現(xiàn)及時告警；當(dāng)輸入端異常掉電，芯片可以將PLI信號置低，從而提示主控SoC芯片啟動數(shù)據(jù)備份功能。除了及時告警，Qorvo方案還提供了長期預(yù)警的能力，通過集成對于電容容量的讀取功能、實現(xiàn)實時監(jiān)測，當(dāng)發(fā)現(xiàn)電容容量不足，工程師可以介入去更換電容，以保證有足夠的電量支持?jǐn)?shù)據(jù)備份。
另外，Qorvo在小型化方面也投入了龐大的研發(fā)資源，例如上述的PLP模塊就是其中一點。Qorvo的PMIC芯片擁有業(yè)績領(lǐng)先的高集成度優(yōu)勢，以ACT88329為例，其集成了時序控制、LDO、Switch、RESET IC等一系列功能。通過下圖的對比，可以看到基于ACT88329的電路設(shè)計擁有諸多優(yōu)勢：整體的布板面積減少80%，外圍器件的數(shù)量也從57個減少到14個，大大降低了BOM成本。目前，Qorvo面向企業(yè)級SSD應(yīng)用提供了PLP、PMIC芯片以及集成PMIC+PLP的整體方案，并打造了豐富的ActivePMU系列產(chǎn)品組合。張俊岳表示：“根據(jù)不同的工作電壓范圍、電源軌數(shù)、GPIO等，Qorvo ActivePMU系列可支持打造靈活、可靠的電源管理解決方案。這些產(chǎn)品組合就像一塊塊積木，為eSSD量身打造，客戶可以在列表里選取符合自身要求的積木，從而快速構(gòu)建理想的方案。”
圖：面向企業(yè)級SSD的Qorvo電源產(chǎn)品類型
圖：基于Qorvo PMIC的eSSD電源架構(gòu)示例
總結(jié)而言，Qorvo PMIC產(chǎn)品將電力轉(zhuǎn)換和智能管理功能進(jìn)行了高度集成，有助于消除外部分立元件的需求，這不僅簡化了電源設(shè)計流程，更大大縮減了系統(tǒng)尺寸和降低成本，幫助客戶加快產(chǎn)品上市時間。這些特性可以滿足企業(yè)級SSD應(yīng)用的眾多需求，因此Qorvo PMIC也已經(jīng)在各種處理器平臺上廣泛應(yīng)用。
圖：2022-2028年企業(yè)級SSD與消費級SSD出貨量對比（圖源：Yole Intelligence）
相比消費級SSD，企業(yè)級SSD不僅更快采納新技術(shù)，而且產(chǎn)品的設(shè)計要求也更加嚴(yán)格，一般包括高可靠性、高IOPS、高能效、數(shù)據(jù)備份以及小型化等方面。這些功能的實現(xiàn)不僅視乎原廠存儲顆粒的質(zhì)量，也對eSSD的電源管理方案提出了很大的挑戰(zhàn)。近日，在中國電力電子產(chǎn)業(yè)大會（上海站）的活動現(xiàn)場，Qorvo PMIC產(chǎn)品線應(yīng)用經(jīng)理張俊岳向參會觀眾重點介紹了Qorvo面向企業(yè)級SSD的高度集成電源方案，幫助客戶從容應(yīng)對全球企業(yè)級SSD發(fā)展的新需求。
圖：Qorvo PMIC產(chǎn)品線應(yīng)用經(jīng)理張俊岳發(fā)表演講
設(shè)計一款eSSD電源管理方案 應(yīng)當(dāng)考慮什么？
“企業(yè)級SSD對于電源容量、穩(wěn)定性、電源環(huán)境噪聲等都提出了新的要求，在這樣的市場發(fā)展趨勢下，對應(yīng)的電源管理方案也必須實現(xiàn)高集成度，并提供相應(yīng)的功能。”張俊岳表示：“例如高可靠性方面，Qorvo電源管理方案支持實現(xiàn)一系列相關(guān)功能，包括關(guān)鍵信號的ADC監(jiān)測（基于ACT85410）、熱插拔的浪涌控制，還有eFuse、升壓和降壓UV/OV/OC保護(hù)、熱保護(hù)，以及掉電保護(hù)、提供分層級的保護(hù)機制等等。”
對于企業(yè)級SSD“剛需”的數(shù)據(jù)備份功能，Qorvo電源管理方案集成了關(guān)鍵數(shù)據(jù)備份的集成掉電保護(hù)（PLP）模塊，相較傳統(tǒng)的掉電保護(hù)電路更加靈活，在成本和體積上擁有顯著的優(yōu)勢，例如僅存儲電容的體積就可以減小至少14.5%、成本更是降低70%。Qorvo方案也提供了專門的掉電保護(hù)引腳，可以實現(xiàn)及時告警；當(dāng)輸入端異常掉電，芯片可以將PLI信號置低，從而提示主控SoC芯片啟動數(shù)據(jù)備份功能。除了及時告警，Qorvo方案還提供了長期預(yù)警的能力，通過集成對于電容容量的讀取功能、實現(xiàn)實時監(jiān)測，當(dāng)發(fā)現(xiàn)電容容量不足，工程師可以介入去更換電容，以保證有足夠的電量支持?jǐn)?shù)據(jù)備份。
另外，Qorvo在小型化方面也投入了龐大的研發(fā)資源，例如上述的PLP模塊就是其中一點。Qorvo的PMIC芯片擁有業(yè)績領(lǐng)先的高集成度優(yōu)勢，以ACT88329為例，其集成了時序控制、LDO、Switch、RESET IC等一系列功能。通過下圖的對比，可以看到基于ACT88329的電路設(shè)計擁有諸多優(yōu)勢：整體的布板面積減少80%，外圍器件的數(shù)量也從57個減少到14個，大大降低了BOM成本。
以“搭積木”方式構(gòu)建理想方案 Qorvo ActivePMU系列登場！
目前，Qorvo面向企業(yè)級SSD應(yīng)用提供了PLP、PMIC芯片以及集成PMIC+PLP的整體方案，并打造了豐富的ActivePMU系列產(chǎn)品組合。張俊岳表示：“根據(jù)不同的工作電壓范圍、電源軌數(shù)、GPIO等，Qorvo ActivePMU系列可支持打造靈活、可靠的電源管理解決方案。這些產(chǎn)品組合就像一塊塊積木，為eSSD量身打造，客戶可以在列表里選取符合自身要求的積木，從而快速構(gòu)建理想的方案。”
圖：面向企業(yè)級SSD的Qorvo電源產(chǎn)品類型
從案例出發(fā)，下圖為企業(yè)級SSD的常見電源架構(gòu)，右側(cè)分別是SSD Controller、DDR和NAND Flash，共13個電源軌。通過使用Qorvo ACT85410和ACT88420兩顆芯片進(jìn)行級聯(lián)，即可輕松實現(xiàn)各個電源軌的控制，包括不同的電壓電流大小。由于PMIC集成了掉電保護(hù)等多種功能，使得電路設(shè)計十分簡單明了。另外，針對開發(fā)者，一方面Qorvo PMIC芯片可以通過各種寄存器去設(shè)定不同的功能，實現(xiàn)靈活配置；另一方面Qorvo也推出了專門的燒錄器工具和上位機軟件，包括時序、電壓等關(guān)鍵參數(shù)均已實現(xiàn)可視化，開發(fā)者可以快速上手調(diào)試應(yīng)用。
圖：基于Qorvo PMIC的eSSD電源架構(gòu)示例
總結(jié)而言，Qorvo PMIC產(chǎn)品將電力轉(zhuǎn)換和智能管理功能進(jìn)行了高度集成，有助于消除外部分立元件的需求，這不僅簡化了電源設(shè)計流程，更大大縮減了系統(tǒng)尺寸和降低成本，幫助客戶加快產(chǎn)品上市時間。這些特性可以滿足企業(yè)級SSD應(yīng)用的眾多需求，因此Qorvo PMIC也已經(jīng)在各種處理器平臺上廣泛應(yīng)用。
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