AMD 器件可通过精选芯片工艺和功耗架构设计为所有产品组合实现高电源效率,包括自适应 SoC 平台器件、Spartan™ 6 FPGA 系列及 7 系列 FPGA、UltraScale™ FPGA 以及 UltraScale+™ FPGA 和自适应 SoC。对于每一代产品,AMD 都不断提升其节电功能,包括工艺改进、架构创新、电压缩放策略以及高级软件优化策略等。以下是特定产品组合功能、芯片工艺优势和基准比较的详细信息。电源估算、热模型、全面软件支持和演示板现已开始针对所有产品系列公开提供。利用全面的文档、构建及测试电源参考设计以及功能强大的工具,为 AMD 器件设计电源比以往任何时候都更便捷,其可为您新一代设计释放所有潜力,从而可充分发挥 自适应 SoC、SoC 或 FPGA 的优势。
Versal™ 自适应 SoC 是基于 TSMC 7nm HK-MG FinFET 工艺构建的下一代异构计算,通过架构创新和功耗优化模块在低功耗和高性能技术方面实现了下一次飞跃。Versal AI 引擎架构可为计算密集型提供高达 40% 的功耗降低
Versal 自适应 SoC 硬化模块和可编程模块的组合助力设计者通过使用包括上一代节能技术以及改进的电源管理、全新电压和频率缩放以及板级智能电源管理的集成系统监控来最大限度地提升每瓦性能。
UltraScale+ 器件系列以 TSMC 16 纳米 FinFET+ 高性能低功耗半导体工艺为基础,与 7 系列 FPGA 及 SoC 相比,能将整体器件级电源节省达 60%。架构改进包括:
UltraScale+ 系列通过架构创新和主核结构的双电压工作,可将 7 系列的性能功耗比提高一倍多,能够在提高整体性能的同时降低功耗。
7 系列 (28nm) VNOM |
UltraScale (20nm) VNOM |
UltraScale+ (16nm) VNOM |
UltraScale+ (16nm) VLOW |
|
---|---|---|---|---|
工作电压 (VCCINT) | 1V | 0.95V | 0.85V | 0.72V |
标准化结构性能 | 1.0x | 1.2x | 1.6x | 1.2x |
标准化总功耗 | 1.0x | 0.7x | 0.8x | 0.5x |
性能功耗比 | 1.0x | 1.7x | 2x | 2.4x |
除了 UltraScale+ FPGA 逻辑的所有节能功能外,Zynq™ UltraScale+ MPSoC 还在处理系统中利用多个电源岛和域进行粗粒度及细粒度动态电源门控,从而可根据性能要求持续调节功耗,降低整体器件功耗。
UltraScale FPGA 系列基于 TSMC 低功耗 20 纳米半导体工艺以及出色的静态及电源门控技术,与 7 系列 FPGA 相比,能将整体器件级功耗节省达 40%。与 UltraScale+ 器件共享的架构改进包括:
7 系列 (28nm) VNOM |
UltraScale (20nm) VNOM |
UltraScale+ (16nm) VNOM |
UltraScale+ (16nm) VLOW |
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---|---|---|---|---|
工作电压 (VCCINT) | 1V | 0.95V | 0.85V | 0.72V |
标准化结构性能 | 1.0x | 1.2x | 1.6x | 1.2x |
标准化总功耗 | 1.0x | 0.7x | 0.8x | 0.5x |
性能功耗比 | 1.0x | 1.7x | 2x | 2.4x |
电源管理需求多种多样,而且特定使用案例的需求通常是独一无二的。因此,没有统一的电源管理设计能够提供优化的解决方案。AMD 与业界领先的电源管理公司(如下所列)合作,提供映射常见使用案例的各种参考设计以及有关 AMD 产品电源需求的整体指南。
硬件验证的电源参考设计旨在符合目标器件或器件系列的所有 AMD 电源规范。硬件验证参考设计可确保电源解决方案已经过专门构建和测试,符合 AMD 电压、电流及排序规范。性能数据和设计文件由电源供应商提供,可加速您的设计过程。
非硬件验证解决方案旨在符合 AMD 所有电源规范,并符合目标器件或器件系列的要求。虽然没有经过硬件验证,但产品说明书规范可为他们提供保证。
供应商 | 参考设计 | 自适应 SoC 系列 | 电源轨分组 |
---|---|---|---|
Analog Devices, Inc | Versal 功耗参考设计 | AI Core, Prime, AI Edge | 最少的电轨 |
MAXREFDES1238 | |||
Andapt | 低电流 Versal Premium 的可编程供电 | 高级 | 最小电源轨 |
面向低电流 Versal Premium 的可编程供电方案 | |||
Monolithic Power Systems | 效率优化 EVREF105A | AI Core, Prime, AI Edge | 最小电源轨 |
尺寸优化的 EVXLVA_02-A | |||
Infineon | EV-121-D | AI Core, Prime, AI Edge | 最小电源轨 |
Renesas | VERSALDEMOZ1 | AI Core, Prime, AI Edge | 最小电源轨 |
ISLVERSALDEMO2Z | Space Grade AI Core, AI Edge | 全功耗管理 (Full Power Management) | |
Texas Instruments | PMP22165 | AI Core, Prime, AI Edge | 最小电源轨 |
Versal XQR 宇航级 ADM-VA600 | Space Grade AI Core, AI Edge | ||
PMP23227 汽车类供电解决方案 | AI Core, Prime, AI Edge | 最小电源轨 |
供应商 | 参考设计 | 自适应 SoC 系列 | 电源轨分组 |
---|---|---|---|
Analog Devices, Inc | 具有 PS Overdrive 的多相 PoL 设计 | 高级 | 最小电源轨 |
高度集成的优化供电解决方案 | 全功耗管理 (Full Power Management) | ||
高效率和电源管理支持供电 | HBM | 全功耗管理 (Full Power Management) | |
Andapt | 低电流 Versal Premium 的可编程供电 | 高级 | 最小电源轨 |
面向低电流 Versal Premium 的可编程供电方案 | |||
Monolithic Power Systems | 尺寸和效率优化设计 | 高级 | 最小电源轨、完整电源管理 |
针对 AI 边缘尺寸的最佳供电(商业) | AI Edge | 最小电源轨、完整电源管理 | |
实现 AI Edge 的最佳供电(汽车) | |||
针对 AI 边缘尺寸的最佳供电(商业) | |||
面向 Versal HBM 的功效优化型供电方案 | HBM | 最小电源轨、完整电源管理 | |
面向 Versal HBM 的尺寸优化型供电方案 |
供应商 | 参考设计 | 器件系列 | 目标器件 |
---|---|---|---|
Infineon | AMD ZCU111 评估板 | RFSoC Gen 1 | ZU21 -ZU29 |
Monolithic Power Systems | EVREF0102A - RFSoC 模拟电源模块板 |
RFSoC Gen 1 | ZU21 - ZU29 |
EVREF0106 – 经过 RFSoC 模拟轨验证的超低噪声电源模块{185 } | 所有 RFSoC | 所有 RFSoC | |
Intersil-Renesas | ISL8024DEMO2Z - RFSoC 模拟电源模块板 | RFSoC Gen 1 | ZU21 - ZU29 |
供应商 | 参考设计 | 器件系列 |
目标器件 |
---|---|---|---|
Monolithic Power Systems | 使用电源模块的尺寸优化解决方案 |
RFSoC Gen 1 | ZU21 - ZU29 |
具有内部排序功能的高度集成型解决方案 | RFSoC Gen 1 | ZU21 - ZU29 | |
尺寸优化的模块化电源解决方案 | RFSoC Gen 2, RFSoC Gen 3 | ZU39 - ZU49 | |
效率优化的分立式电源解决方案 | RFSoC Gen 2, RFSoC Gen 3 | ZU39 - ZU49 | |
支持 PMBus 的模块化电源解决方案 | RFSoC Gen 2, RFSoC Gen 3 | ZU39 - ZU49 |
供应商 | 参考设计 | 目标器件 |
---|---|---|
Infineon | 12 个高度优化和可扩展的基于 PMIC 的解决方案,集成电源排序(用例 1, 2, 3) | ZU2 - ZU9 |
Dialog Semiconductor | 成本和封装优化、可扩展的电源解决方案,可提供完整的功效管理灵活性(用例 4)1 | ZU2 - ZU19 |
Texas Instruments | 25-30W 远端射频单元 (用例 2)1 | ZU9, ZU15 |
面向 ZU2 至 ZU5 的优化、可扩展电源解决方案(用例 1、2、3、4)1 | ZU2 - ZU5 | |
面向 Zynq US+ MPSoC 器件的可编程功耗解决方案(用例 1,2,3,4)1 |
ZU2 - ZU19 | |
Intersil-Renesas | 基于离散和模块的高度优化的解决方案,面向低功率应用(用例 1)1 | ZU2, ZU3 |
基于离散和模块的高度优化的解决方案,面向更高功率应用(用例 2)1 | ZU11, ZU15, ZU17, ZU19 | |
Monolithic Power Systems | 可扩展模块的解决方案(用例 1) 1 | ZU2 - ZU19 |
Analog Devices | KnightRider - 符合汽车 ASIL-D 标准的供电板 | 所有汽车 ZU+ (XA) |
NXP | 面向汽车 MPSoC 的高度集成 ASIL PMIC 解决方案 | ZU2 - ZU15 |
Andapt | 用于 MPSoC 最小轨道分组的可编程电源管理解决方案 | 所有 ZU+ |
用于 MPSoC 全电源管理导轨分组的可编程电源管理解决方案 | 所有 ZU+ |
注 1: 了解更多有关 Zynq UltraScale+ 器件用例的信息,请查看面向 Zynq UltraScale+ MPSoC 选型的电源整合解决方案 UG583。
供应商 | 参考设计 | 目标器件 | 电源轨分组 |
---|---|---|---|
Monolithic Power Systems | 成本与尺寸优化的供电解决方案 | ZU1 - ZU3 | 最小电源轨、完整电源管理 |
供应商 | 参考设计 | 产品系列 |
目标器件 |
---|---|---|---|
TDK | 面积优化的供电解决方案 | Artix UltraScale+ | 所有 AU+ |
Andapt | Artix US+ 的低功耗 PMIC 解决方案 | Artix UltraScale+ | 所有 AU+ |
供应商 | 参考设计 | 产品系列 | 目标器件 |
---|---|---|---|
Monolithic Power Systems | 成本与尺寸优化的供电解决方案 | Artix UltraScale+ | 所有 AU+ |
Zynq UltraScale+ 成本优化的参考设计 | Zynq Ultrascale+ | ZU1/2/3 | |
Analog Devices | Low Cost, Minimum Rails Solution | Artix UltraScale+ | 所有 AU+ |
Empower Semi | FPGA、ASIC 和 SoC 的高性能高灵活解决方案 | Artix UltraScale+ | 所有 AU+ |
供应商 | 参考设计 | 产品系列 | 目标器件 |
---|---|---|---|
Intersil/Renesas | AMD VCU128 评估板 | Virtex UltraScale+ | VU37P/VU19P1 |
Monolithic Power Systems | 面向 Kintex UltraScale+、基于区域优化模块的解决方案 | Kintex UltraScale+ | 所有 KU+ |
高功率密度的分立式解决方案 | Virtex UltraScale+ | VU19P-VU57P | |
使用模块的全面集成型解决方案 | Virtex UltraScale+ | VU19P-VU57P | |
Cyntec | Virtex UltraScale+ | VU37P |
|
Texas Instruments | 适用于采用 PMBus 的移动无线电基站的 PMP10555 电源解决方案 | Virtex/Kintex UltraScale+ | 所有 KU+、VU3P-VU13P |
Andapt | 用于最低 Rail 解决方案的可编程 PMIC | Kintex UltraScale+ | KU3P-KU15P |
用于最低 Rails 解决方案的可编程 PMIC | Virtex UltraScale+ | VU3P、VU5P、VU7P | |
用于完整电源管理的可编程 PMIC | Virtex UltraScale+ | VU31P、VU33P、VU35P |
供应商 | 参考设计 | 产品系列 | 目标器件 |
---|---|---|---|
Monolithic Power Systems | 效率优化的供电解决方案 | Virtex UltraScale+ | VU3P-VU13P、VU31P-VU37P |
尺寸优化的供电解决方案 | Virtex UltraScale+ | VU3P-VU13P、VU31P-VU37P | |
尺寸或效率优化的供电解决方案 | Virtex UltraScale+ | VU19P、VU27P/29P、VU47P/49P、VU57P | |
集成型定序供电解决方案 | Kintex UltraScale+ | KU3P-KU15P | |
尺寸优化的供电解决方案 | Kintex UltraScale+ | KU3P-KU15P |
供应商 | 参考设计 | 产品系列 | 目标器件 |
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Infineon | Avnet Kintex UltraScale 开发板 | KU040 | |
Analog Devices | Virtex UltraScale FPGA Multi 100G 光网络平台 | Virtex UltraScale | VU095、VU125、VU160 和 VU190 |
Texas Instruments | 适用于 GTH 和 GTY 系列串行收发器的低噪声电源 | Kintex UltraScale | KU025-KU115 |
Virtex UltraScale FPGA 电源解决方案(提供遥测选项) | Virtex UltraScale | VU065 - VU440 | |
Kintex UltraScale FPGA 功耗解决方案 (带有遥测选件) | Kintex UltraScale | KU025-KU115 | |
Alpha Data, 防辐射电源解决方案(第三方开发板) | Kintex Ultrascale | XQRKU060 | |
Renesas | 面向 AMD XQRKU060 FPGA 的航天级电源解决方案 | Kintex Ultrascale | XQRKU060 |
Andapt | 适用于 Kintex Ultrascale 的可编程 PMIC | Kintex UltraScale | 所有 KU |
供应商 | 参考设计 | 产品系列 | 目标器件 |
---|---|---|---|
Monolithic Power Systems | 支持可扩展 VCCINT 的尺寸优化型电源模块解决方案 | Kintex UltraScale | 所有 KU |
供应商 | 参考设计 | 目标器件 |
---|---|---|
Renesas | 在 Avnet MiniZed 板上实现成本和面积优化的 Zynq 7000S 解决方案 | 7Z007S |
针对 Zynq 7000 的可扩展、灵活电源解决方案,实现成本和封装优化 | 达 ZC7020 | |
ISL91211AIK-REFZ | 所有 Zynq 7000 系列 | |
Texas Instruments | 面向 Zynq 7000 SoC 的高度可扩展的集成型电源参考设计 | 所有 Zynq 7000 系列 |
低功耗 Zynq 7000 与 DDR3 电源解决方案 | ZC7010, ZC7020 | |
高功耗 Zynq 7000 电源管理解决方案 | ZC7035, ZC7040 | |
面向 Zynq 7010 的紧凑型集成 PMIC 电源解决方案 | ZC7010 | |
EXAR | 工业以太网电源管理参考设计 | ZC7020 |
Monolithic Power Systems | 工业以太网电源管理参考设计 | ZC7020 |
Zynq 7000 成本优化的离散解决方案 | 所有 Zynq 7000 系列 | |
Zynq 7000 尺寸优化的模块解决方案 | ||
NXP | Zynq 7020 ZED 板优化管理参考设计 | ZC7020 |
Analog Devices | Zynq 7000 高速网络解决方案 | ZC7100 |
供应商 | 参考设计 | 目标器件 |
---|---|---|
Texas Instruments | 面向 Artix 7 FPGA 的高度可扩展的集成电源参考设计 | 所有 Artix 7 系列 |
Analog Devices, Inc | Artix 7 ARTY 开发板 | A35T |
Artix 7 Basys 3 评估板 | ||
Renesas | ISL91211A-BIK-REFZ 参考板 | 所有 Artix 7 系列 |
供应商 | 参考设计 | 目标器件 |
---|---|---|
Monolithic Power Systems | 分立式 Artix 7 参考设计 | XC7A12T - XC7A200T |
模块化 Artix 7 参考设计 |
供应商 | 参考设计 | 目标器件 |
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Monolithic Power Systems | 可扩展、成本、和面积优化的 Spartan 7 解决方案 | S6 - S100 |
支持集成排序的分立式电源解决方案 | S6 - S100 | |
Dialog Semiconductor | 针对 Spartan 7 的可扩展、灵活电源解决方案,实现成本和封装优化 | S6 - S100 |
Texas Instruments | 面向 Spartan 7 FPGA 的高度可扩展的集成型电源参考设计{ | 所有 Spartan 7 系列 |
Renesas |
针对 Spartan 7 的可扩展、灵活电源解决方案,实现成本和封装优化 | S6 - S100 |
ISL91211BIK-REF2Z 参考板 | 所有 Spartan 7 系列 |
|
Andapt | 硬件验证的电源管理参考设计 | 所有 Spartan 7 系列 |
供应商 | 参考设计 | 目标器件 |
---|---|---|
Analog Devices, Inc. | Artix 7 & Spartan 7 PMIC 解决方案 | 所有 Artix 7 & Spartan 7 |
MPS | Spartan 7 成本优化的离散解决方案 | |
Spartan 7 尺寸优化的模块解决方案 |
注:所有解决方案均由具体电源厂商负责。请联系适当的电源厂商,了解供货情况等更多详情。
类型 | 供应商 | 说明 | 目标器件 |
---|---|---|---|
研讨会 |
AMD | AMD 电源设计管理器专为 AMD 自适应 SoC 及 FPGA 的精确电源估计精心构建 | 所有 AECG |
AMD/MPS | 面向 FPGA 和自适应 SoC 的低功耗设计 | ||
Monolithic Power Systems | 使用 MPS Power 解决方案在全球唯一的单芯片自适应无线电平台上进行设计 | Zynq Ultrascale+ RFSoC | |
Texas Instruments | 如何快速设计 AMD FPGA 和 SoC 的电源轨 | Spartan 7 FPGA、Artix 7 FPGA、& Zynq 7000 SoC | |
应用指南 |
AMD | XAPP1375 — 电源排序简化 | 所有器件 |
XAPP1394 — 执行与温度相关的动态电压缩放 | Versal™ 动态电压缩放器件 | ||
onsemi | 面向 ASIL-C 的 Zynq UltraScale+ MPSoC 汽车电源解决方案 | Zynq UltraScale+ MPSoC | |
Monolithic Power Systems | MPS 功率模块为 AMD Zynq UltraScale+ RFSoC 提供紧凑的超低噪声解决方案 | Zynq UltraScale+ RFSoC |
|
Renesas | 面向 Dialog PMIC 的功能安全型汽车级 AMD Zynq UltraScale+ MPSoC | Zynq Ultrascale+ MPSoC | |
Texas Instruments | 使用 TPS65086x PMIC 助力 AMD Zynq™ UltraScale+™ MPSoC | Zynq UltraScale+ MPSoC | |
Versal AI Edge 系列 |
AMD 的供电合作伙伴提供直观的工具来加速电源设计、上市时间和 PDN 仿真,以确保可靠和最佳的供电性能。您可以将 AMD 电源文件上传至选定的供应商工具中,以实现无缝的功率估算流程,从而定义您的供电解决方案。
供应商 | 说明 | 特性 |
---|---|---|
Andapt | WebAmP R.D | FPGA/SoC 电源管理设计工具 |
Flex Power Modules | Flex Power 设计者工具 | 供电设计和仿真 导入 XPE 文件 |
ProGrAnalog | LoadSlammer PDN 验证工具 | 硬件中供电网络的评估/验证 |
Renesas | PowerCompass 多负载配置器和 iSim | CAD、供电设计和仿真导入 XPE、XML 和 PWR 文件 |
Andapt | WebAmP R.D | FPGA/SoC 电源管理设计工具 |
注:所有工具均由具体电源厂商负责。有关如何使用的更多信息和说明,请咨询相应的电源供应商。
低估应用散热设计限制在应用类型与终端市场之间有很大的不同,高环境中较低功耗的设计可能会出现同样的散热挑战,因为明显更低环境中的高功率设计,因此怎么理解系统局限性,是一款产品成功与否以及低成本与否的关键,因为超安全标准设计一款散热解决方案,会为设计带来超低成本和超低复杂性。
为此,AMD 为所有当前器件提供 DELPHI 散热模型,这些都支持 Siemens Flotherm 和 Ansys IcePak。
*Versal 自适应 SoC 模型(即将推出)
散热仿真是电路板设计中的一个关键步骤,正如电路板方法流程图中所示,最初估计的结果应该用于散热解决方案的验证。
并不是所有的客户都能获得散热仿真工具或资源来运行散热仿真,通过 AMD 联盟计划,您可以联系具有散热设计能力的合作伙伴。
器件选择的一个重要部分是为成功的散热设计选择适当的封装。现已供货的 AMD 器件提供多种封装类型,可满足不同客户的需求,但从散热角度来看,无盖包装可提供最好的散热性能,AMD 器件采用以下封装提供:
裸片 — 封装标识 (SB/VB)
有盖封装 — (SF/VF)
无盖封装 (VS/LS)
无盖突出封装 (VI)
AMD 提供最佳工具大幅降低预实现功耗,在每个设计阶段优化最低功耗,并提供面向用户控制优化的扩展分析。以下列出一系列 AMD 领先的功耗类硬件和软件工具,帮助设计人员即刻轻松入门。