芯源系统：MPS高性能电源方案助力汽车中央计算平台

芯源系统股份有限公司（MPS）成立于1997年，并于2004年成功上市。MPS专注于高性能模拟集成电路和混合信号集成电路的设计、研发、制造和销售，产品广泛应用于汽车电子、云计算、存储、通讯、工业、消费电子等领域。

2024年9月3日，在第四届智能汽车域控制器与中央计算平台创新峰会上，芯源系统股份有限公司（MPS）汽车产品线资深FAE经理程磊表示，随着中国汽车产业的快速发展，MPS在汽车应用领域市场份额提升，2023年汽车IC出货达25亿美金，汽车业务占比22%。主要应用场景包括ADAS、座舱、车身及车灯。

谈到自动驾驶，程磊表示，电源并不简单，源轨、电源数、功能安全都非常复杂。对此，MPS可以提供完整的电源方案。围绕中央计算单元SOC及DDR 5对电源的要求、COT/ZDP控制技术、MPS电源方案等话题，程磊进行了详细分享。

程磊 | 芯源系统股份有限公司（MPS）汽车产品线资深FAE经理

以下为演讲内容整理：

芯源系统介绍

芯源系统成立于1997年，于2004年上市，目前公司股价峰值接近1000美金，市值超450亿美金，有超4000种产品可供选择。2023年公司整体营业额为18亿美金，全球员工3600人，其中中国区员工超过80%。

近几年，得益于中国汽车的发展，我们公司的发展也十分迅速，在汽车应用领域中的市场份额逐渐提高。公司在汽车应用领域展现出广泛的应用潜力，其中ADAS作为核心领域之一，涵盖了中央域控制器等多个细分领域，我们均提供了相应的解决方案。

图源：芯源系统

谈及中央计算平台，就不得不说到SOC。SOC的应用场景广泛，涵盖了ADAS等多个关键领域，且ADAS与座舱系统的融合日益紧密，英伟达等企业已推出将座舱与ADAS功能集于一体的主芯片产品，如“雷神”系列。

作为一家专注于电源解决方案的公司，我们在CPU、GPU电源领域已深耕十余年，积累了丰富的设计、开发与优化经验。随着服务器、AI技术的蓬勃发展，以及汽车作为未来AI重要应用平台的崛起，MPS凭借在电源领域的深厚技术积累，成功拓展至这些前沿领域，并保持着强劲的竞争力。在电源行业，MPS不仅拥有领先的技术实力，更扮演着行业领导者的角色，致力于提供高度集成化、数字化的电源解决方案。

SOC Power解决方案

SOC Power的解决方案中，以SOC为核心，其供电通常需要多路大电流轨，例如CPU/GPU/SOC/CV， 每一路电源轨均承载着至关重要的电能需求。特别值得注意的是，GPU的单一模块电流需求接近100安，其它几路也都接近50安电流，这给整体的设计和可靠性、系统集成度带来了极大的挑战。除却电源管理的功率基础要素外，系统的上下电时序、系统功能安全设计同样是设计方案中的核心。

图源：芯源系统

该设计是五年前由NV提供的架构，当时并没有完整实现外设的功能安全的设计，因此我们做了功能安全的Monitor来实现整体方案的系统功能安全设计。总体而言，在这套系统中我们提供的是一个完整的系统解决方案。

该方案所有的设计都做到了集成，外面除了一些必要的电感电容外，不需要额外复杂的电路。其中主要的器件是我们的Controller和DrMOS两部分，整体十分简洁，性能优异。在大算力应用场景下，针对算力需求波动大、系统功耗变化显著的特点，该方案中电源管理的灵活性与响应速度表现得非常优异。

此外，这一方案还融入了先进的数字化控制技术，通过数字化手段，用户可以轻松实现功能的在线升级与配置调整。在出现芯片误贴等意外情况时，传统方案可能面临报废风险，但本方案则能凭借自身在线配置升级的能力，允许用户进行多达1000次以上的OTP升级。除控制外，我们的DrMOS集成度非常高，除了集成上下管非常小的DrMOS外，里面还集成了一些控制，能够上报电流温度等信息，进行实时的电流控制、温度控制、及诊断。

在多相输出的工况下，均流问题是一个重要考量。COT控制因其固有的特性，天然具备优越的均流能力。相比之下，Peak current mode控制依赖于Comp的监测，各相之间在响应时间和开关动作上存在不可避免的差异，因此难以实现理想的均流效果。而COT控制则能够通过内部固定的导通时间控制机制，自主管理ON time，允许各相以交错方式精确执行控制策略，从而有效解决了多相控制中的均流问题，确保了各相之间电流分配的均匀性。

DDR5 Power解决方案

下图是一个小型电源，专为DDR5的应用需求设计，尽管体积紧凑，却拥有强大的功能。其封装尺寸仅为3×4毫米，也是我们先进工艺的体现。该芯片内置了MPS自主研发的ZDP控制技术，集成度极高，带有I2C接口，能够很好地实现动态负载切换和错误上报。与业内其他领先的方案相比，我们的封装更小，效率更高。

图源：芯源系统

在与市面上的的DDR5设计芯片进行对比后发现，在输出电容、工作频率、电感相同的情况下，我们的transient比对手小了将近一半，这主要得益于MPS的控制技术。MPS采用的ZDP（Zero Delay PWM）控制技术，与传统相比， transient更小，在同样的负载条件下，可以用更少地输出电容，减少更多系统的BOM Cost。

之所以可以做到较好的transient，实际上也是借鉴了COT的控制方式。我们结合了COT与Peak current Control的特性：COT模式以其快速环路响应的特性著称，但伴随而来的是频率的波动；peak current mode模式能维持稳定的频率输出，但其响应速度相对较慢。为了克服这两者的局限性，我们创新性地开发了MPS的控制专利技术，同时巧妙地结合了COT的快速响应能力与Peak current Control的频率稳定性。通过该技术，我们在快速增加负载时，既能保持开关频率恒定不变，有效减少电磁干扰对汽车电子系统的潜在影响，又能确保优异的瞬态响应性能。

（以上内容来自芯源系统股份有限公司（MPS）汽车产品线资深FAE经理程磊于2024年9月3日-4日在第四届智能汽车域控制器与中央计算平台创新峰会发表的《MPS高性能电源方案助力汽车中央计算平台》主题演讲。）