Versal AI Core 全功耗管理分组的使用示例

简化电源排序 (XAPP1375)

Document ID
XAPP1375
Release Date
2023-04-27
Revision
1.1 简体中文

FPGA 和自适应 SoC 具有诸多受支持的电源轨整合用于简化供电和电源排序,这些电源轨整合主要分为两组。最少电源轨分组方法通过将相同电压的电源轨组合在一起来减少器件供电所需的调节器数量。全功耗管理将这些电源轨按各自的域进行拆分,以支持对器件进行部分掉电,从而提升节电能力。

Versal 器件中不同的域可以并行上电。下图演示了针对 Versal AI Core 器件建议的电源轨分组方式,此方式拥有最高的电源轨管理灵活性,建议将其用于采用电池供电而需感知电源状态的应用,或者也可单纯用于减少总体功耗损耗。图中每条电源轨旁列出的数值是上电和掉电的序号。各颜色表示与之关联的域,如前所述,这些域可遵循每个域的排序并行上电。您也可选择通过时钟门控来节电,但请务必审慎考量使用此方法时的瞬时阶跃影响。

在如图所示示例中,每个域都单独供电,并基于功耗域来确定电源排序。对应数字表示该功耗域的上电排序顺序。千兆位收发器在不使用时掉电就是这种电源轨分组的使用示例之一。另一个示例是在整个功耗域进入节电模式时掉电。

图 1. Versal AI Core 全功耗管理电源轨分组

另一种常用的电源轨整合方法是最少电源轨组合,它能通过组合具有相同电压的电源轨来减少系统中所需的调节器数量,从而降低成本。但此方法会限制将当前不使用的域掉电的功能,因为单一调节器可能会为 Versal 器件的多个内部块供电。在此情况下会牺牲功耗管理灵活性来减少所需调节器数量,这意味着 PL、全功耗域 (FPD)、低功耗域 (LPD) 和 PMC 域电源轨一起供电。但仍可通过时钟门控、频率缩放、逻辑 RST 或禁用处理子系统中的电源岛等原理来达成动态节电。

图 2. Versal AI Core 最少电源轨分组

对于 AMD 支持的电源轨分组/整合,AMD 的电源合作伙伴能提供供电参考设计,这些设计都经过确认能满足 AMD 规格要求。在 Versal 器件中,电压调节器的目标响应斜率可能出现变动,范围介于 10 A/μs(对应处理器系统上的电源轨)到最高 200 A/μs(对应 VCCINT)之间。请参阅电源效率网站,获取经由硬件和设计两方面确认的供电参考设计列表。