作者：Frederik Dostal，首席工程师

简介

如今，几乎每个电路都需要使用多个不同的电源电压。因此，我们必须设计合适的电源管理架构，以提供所需的不同电压轨，而通常做法是使用多个根据开关稳压器原理工作的电压转换器。在该设计方法中，每个开关稳压器都需要一个电感。对最终产品来说，它所使用的PCB尺寸越小越好，以尽可能降低相关成本。为实现这一目标，常用方法是采用集成路线。将电路集成到芯片中对以低功耗运行的开关稳压器和线性稳压器十分有效。有大量高度集成的组合式开关稳压器IC可供选择，通常也被称为电源管理集成电路(PMIC)。图1为高度集成的DC-DC转换器ADP5014。

图1.ADP5014作为DC-DC转换器示例，能够从一个输入电压生成多达四个输出电压（简化表示）。

要进一步减小图1所示电路的封装尺寸，可以尝试将电感集成到封装中，图2中采用LTM4668的解决方案即是如此。它有四个通道，通常所需的大尺寸电感已集成至封装中，因此只需要少量的外部元件。

LTM模块系列提供高功率密度，拥有出色的EMC性能，且非常坚固耐用。但是，与采用外部元件的解决方案相比，其成本更高。

图2.使用LTM4668的集成电感的紧凑型解决方案（简化表示）。

此外还有第三种解决方案，它与图1所示的概念类似，但由单电感多输出(SIMO)转换器组成。其中，一个电感被用作储能器件，主要是电流储存器件，为所有通道供电，这种方案包含多种不同的版本。电感可以在一个时间点充电，然后通过不同的通道进行部分放电。在另一种实现方案中，电感充电，对一个通道完全放电，然后这一电能耗尽的储能器件对下一个通道执行同样操作，再次充电和放电，以此类推，直至已为所有通道供电。

电源具有不同的特性，具体因给定的实施方案而异。总的来说，这个概念在功耗相对较低的情况下运行良好。我们优化了内部MOSFET的尺寸和单个外部电感的设计，以实现低功耗。

图3.MAX77655 SIMO转换器，通过一个IC和一个电感生成四个电压（简化表示）。

MAX77655中的集成开关可让单个电感为所有通道供电，也可以将可用电压转换为更高或更低电压。通过正确驱动集成MOSFET即可实现这一工作模式。

通过图3所示的SIMO转换器，仅使用一个储能电感就能高效生成多个电压，从而实现更紧凑的电源架构，并降低成本。

关于ADI公司

Analog Devices, Inc. (NASDAQ: ADI)是全球领先的半导体公司，致力于在现实世界与数字世界之间架起桥梁，以实现智能边缘领域的突破性创新。ADI提供结合模拟、数字和软件技术的解决方案，推动数字化工厂、汽车和数字医疗等领域的持续发展，应对气候变化挑战，并建立人与世界万物的可靠互联。ADI公司2022财年收入超过120亿美元，全球员工2.4万余人。携手全球12.5万家客户，ADI助力创新者不断超越一切可能。更多信息，请访问www.analog.com/cn。

关于作者

Frederik Dostal是一名拥有20多年行业经验的电源管理专家。他曾就读于德国埃尔兰根大学微电子学专业并于2001年加入National Semiconductor公司，担任现场应用工程师，帮助客户在项目中实施电源管理解决方案，积累了丰富的经验。在此期间，他还在美国亚利桑那州凤凰城工作了4年，担任应用工程师，负责开关模式电源产品。他于2009年加入ADI公司，先后担任多个产品线和欧洲技术支持职位，具备广泛的设计和应用知识，目前担任电源管理专家。Frederik在ADI的德国慕尼黑分公司工作。

随着信息技术的快速发展，市场对芯片的需求越来越大，中国芯片行业自20世纪80年代开始起步，经过近40年的努力，也进入了一个新的时代，芯片国产化乃未来发展的大势所趋。米尔电子作为行业领先的嵌入式模组厂商，紧跟国产化芯片的发展战略，继推出国产-全志的入门级T113和T507系列核心模组之后，此次与芯驰取得合作，推出基于高安全性、高性能的国产车规级D9系列产品-MYC-JD9X核心板及开发板。

图：芯驰D9系列MYC-JD9X核心板及开发板

芯驰D9系列高安全性、车规级国产平台

基于国产平台芯驰D9系列的MYC-JD9X核心板及开发板，它的特色不止于国产化，还具备高性能、高安全、高可靠的特性，这款D9芯片通过ISO 26262 ASIL B功能安全产品认证、通过AEC-Q100车规级芯片的所有测试项目，专为新一代电力智能设备、工业互联网设备、工业控制设备、工业机器人、工程机械、轨道交通等先进工业应用设计。

图：高安全性芯驰D9系列MYC-JD9X核心板及开发板

芯驰D9集成了ARM Cortex-A55高性能CPU

D9系列处理器集成了1/4/5/6核ARM Cortex-A55高性能CPU和1/2/3个ARM Cortex-R5实时CPU。它包含3D GPU以及H.264视频编/解码器。此外，D9系列处理器还集成 PCIe3.0，USB3.0，千兆以太网，CAN-FD，UART，SPI等丰富的外设接口，能够以最低成本无缝衔接应用于各种工业应用。

D9系列处理器还集成了高性能的高安全HSM安全的处理器，支持TRNG、AES、RSA、SHA、SM2/3/4/9。具备安全启动且配套安全OS，DRAM&SRAM&CACHE全方位硬件ECC校验。

D9系列处理器框图

314PIN金手指设计，8层高密度PCB芯驰D9系列MYC-JD9X核心板采用高密度高速电路板设计，在大小为82mmx45mm的板卡上集成了D9系列处理器、电源、LPDDR4、eMMC、QSPI、EEPROM、看门狗芯片等电路。板卡采用8层高密度PCB设计，沉金工艺生产，独立的接地信号层，无铅。核心板和底板采用金手指连接器连接。核心板金手指规格为314PIN MXM3.0规格的通用金手指，底板需要使用相应的金手指连接器。

芯驰D9系列MYC-JD9X核心板

符合高性能智能设备的要求

芯驰D9系列MYC-JD9X核心板具有最严格的质量标准、超高性能和算力、丰富高速接口、高性价比、长供货时间的特点，适用于高性能智能设备所需要的核心板要求。

配套开发板，助力开发成功

芯驰D9系列MYD-JD9X开发板，采用12V/2A直流供电，搭载了2路千兆以太网接口支持TSN功能、1路USB3.0协议M.2 B型插座的5G/4G模块接口、板载1路SDIO/串口协议的WIFI/蓝牙模块、1路PCIE3.0协议M.2 B插座的SSD模块接口、1路HDMI接口、1路单通道LVDS显示接口、1路双通道LVDS显示接口、1路MIPI CSI接口、1路音频输入输出接口、2路USB3.0 HOST Type A接口、1路USB2.0 OTG Type-C接口、1路Micro SD、2路带隔离的RS485接口、2路RS232接口、2路带隔离的CAN接口、2路带隔离的DI接口、2路带隔离的DO接口及其他扩展接口。

芯驰D9系列智慧盒

为方便工业网关、商显等行业客户，米尔推出芯驰D9系列智慧盒，提供完整的白盒硬件，具备驱动程序、可选多套操作系统，方便用户进行二次开发，大大加速产品上市。选用加厚的金属外壳，具备防腐蚀涂层，具备IP40防护等级保证坚固耐用、工业复杂环境下的可靠性。适用桌面安装、挂壁安装方式，现场布置灵活、方便。有4G版、5G版两个版本。

丰富开发资源

芯驰D9系列MYD-JD9X开发板提供丰富的软件资源以帮助客户尽快实现产品的开发。在产品发布时，您可以获取全部的Linux BSP源码及丰富的软件开发手册。

关于米尔

深圳市米尔电子有限公司，是一家专注于嵌入式处理器模组设计研发、生产、销售于一体的高新技术企业。米尔电子在嵌入式处理器领域具有10多年的研发经验，为客户提供基于ARM架构、FPGA架构的CPU模组及充电控制系统等产品和服务；为智能医疗、智能交通、智能安防、物联网、边缘计算、工业网关、人工智能等行业客户，提供定制解决方案和OEM服务。公司通过专业高效的服务帮助客户加速产品上市进程，目前已为行业内10000家以上的企业客户服务。

芯驰D9系列MYC-JD9X核心板参数

芯驰D9系列MYC-JD9X核心板扩展信号

芯驰D9系列MYD-JD9X开发板参数

稿源：美通社

服务器系统设计面临着功耗、散热、可靠性等等多个变量，彼此之间互相掣肘。为了设计出高效、高密度的产品，如何走出这场博弈困境？

近期，浪潮信息正式发布两项服务器新技术，为其全新上市的G7算力平台提供卓越的性能、可靠性和易维护性支撑。其中，服务器NVH（Noise噪声、Viberation振动、Harshness声振粗糙度）技术，可以让服务器计算满负载时的磁盘读写性能翻倍，并且防止数据中心各类高频噪音对磁盘产生不可逆的损失，一系列的科学量化实验，真正做到了“看见声音”，为服务器科学降噪。

为什么要看见声音?

看见声音，其实是为了减少声音对我们的影响。就像很多人都有过感觉：在长时间驾驶后，我们会觉得听力减弱。这是因为发动机产生的噪音和气流产生的风噪会对人的听力产生影响。所以汽车厂商非常注重静谧性。汽车NVH技术就是为了系统优化乘车体验。

除了汽车，精密机械同样会受到噪声的损害。2016年，欧洲某数据中心火灾演习过程中，灭火器喷管发出的高频噪音，就引发了多台服务器宕机。

除了外部噪音，在服务器内部，风扇引发的噪音振动也会造成不可逆的损伤。

在服务器系统设计中，存在着计算性能、功耗、散热、风扇噪声、存储容量、磁盘密度、读写性能之间的微妙平衡。提高计算性能会增加功耗，增加功耗需要加强散热，加强散热需要提高风扇转速，一些服务器的风扇转速甚至已经提升到了34000转/分钟。但是，风扇转速的提升又会限制硬盘存储密度的提升，因为机箱内风扇产生的声压会造成硬盘内部精密部件共振，影响硬盘读写性能。

类似于汽车发动机的噪音会影响乘车舒适性，大量的高转速风扇产生的噪音高达120dB，极易造成硬盘磁头偏移，读写效率下降，引发写入错误，导致扇区失效，甚至硬盘报废，服务器宕机，造成难以估量的损失。

想要系统解决硬盘受到振动带来的性能损失问题，首先要知道硬盘在不同噪声激励下的性能损失，建立数学模型，并模拟机箱振动噪声频谱，进行预测与验证。

浪潮信息工程师为此开发了一套硬件与软件结合的测量分析系统。

拿什么来看见声音?

首先是寻找硬盘敏感噪音，通过噪声敏感实验，探索硬盘性能损失与声压强度间的数学规律。汽车行业和一些服务器厂商在噪声敏感实验中，会采用“正弦波”或者1/3倍频程进行噪声测试。但正弦波频率过窄，1/3倍频程过宽，都无法精准定位硬盘的共振频率。

而这一模拟实验成功的关键，在于找到精准模拟风扇噪音特点的频谱。为了解决这个难题，浪潮信息工程师抛弃了传统汽车行业、服务器行业的思路，基于海量风扇频谱分析，找到了最适合的噪声带宽，并且以混频、扫频的模式，更精准、灵活地模拟出多样化的噪声源，构建出业界首个硬盘噪音敏感度模型，量化出不同硬盘受到各类噪声影响后的性能表现。

机箱振动噪音实验，基于浪潮信息与Meta、微软、希捷等联合研发的“硬盘假体”，工程师采集到了上百款服务器机箱内的噪音和振动频谱，再将假体采集的频谱和硬盘敏感度模型融合匹配，这样就能够准确计算每一款服务器内部硬盘的共振频率以及由此产生的损失率。

浪潮信息的工程师像“声音雕刻师”一样，终于找到了影响声压影响硬盘读写性能的内在机理，破解了硬盘动力学玄谜。

靠什么来管住声音?

“看见声音”的“黑盒”问题被彻底打开，接下来，能够管住这些对磁盘不太“友好”的噪音才是关键。

浪潮信息工程师快速锁定了机箱内真正影响硬盘工作的噪音频谱，对服务器系统展开多维度、多层次的优化设计。

首先是优化噪声振动的源头——风扇，浪潮信息工程师通过3D仿真改进叶片形态，让风扇在同样转速下散热风量提升15%；同时减弱湍流效应，抑制扇叶内气流分离，以免产生硬盘敏感的高频噪音。

微风已然不噪，磁盘的“住房”也要进行提档升级消音改造：

工程师们又瞄上了服务器机箱，设计了40多种歌院式的消音架构，精准消除机箱内特定的高频噪音，读写性能提升26%。

此外，工程师们还改进了硬盘伺服系统，让硬盘磁头的共振摆动范围控制在单条磁轨道中心10纳米以内，保证硬盘读写性能，并且为未来24TB-30TB的大容量硬盘的动力学适配设计打下坚实基础。

系统创新的设计，能让服务器保证性能的前提下，实现更静谧运行。这只是创新中的一项探索。服务器设计是一项系统工程，浪潮信息全新G7算力平台采用开放、多元的架构设计，支持最广泛的通用处理器和加速芯片，整个系统需要经过30多个开发流程，使用150多种加工制造工艺，对280多种关键过程控制点的质量进行严格把控，以保证这一平台产品能具备高性能表现与保质量的品质。

结语

“千锤百炼，极致匠心”，在科技研发的道路上，有了工程师倔强的勇往直前，才有了服务器千锤百炼的匠心设计理念，在各种变量可能之中极力做到最好，在产品技术上不断创新引领，为各行各业用户的数字化、智能化转型，提供更强性能、更高品质、更加智能的算力，就是浪潮信息工程师们的极致浪漫。

稿源：美通社