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AI算力新基建背后的中國芯力量——中微愛芯服務器芯片國產化替代全景解讀
- 網頁編輯： 吳麗英 Ameko Wu
- 原創(chuàng)作者：資料來源 | 中微愛芯 | 蔡嘉男
人工智能（AI）技術正以顛覆性力量重塑全球產業(yè)圖景，從深度學習的復雜模型訓練到生成式AI的實時推理，其背后是海量數(shù)據(jù)與指數(shù)級增長的算力需求。隨著大模型參數(shù)突破萬億級別、多模態(tài)應用場景爆發(fā)，傳統(tǒng)計算架構已難以支撐AI技術的迭代速度。這一矛盾直接催生了AI服務器的快速發(fā)展——作為承載AI算力的核心基礎設施，其本質是通過高度優(yōu)化的集成電路（如GPU、TPU及定制化ASIC）將計算密度與能效比推向極致。據(jù)IDC數(shù)據(jù)顯示，2023年全球AI服務器市場規(guī)模突破200億美元，年增長率超30%。
中微愛芯圍繞AI服務器控制層及信號傳輸鏈路，提供基于通用邏輯、信號鏈、電源、接口等產品的系列化解決方案，助力AI服務器市場快速發(fā)展。
國內最全的通用邏輯（Logic）產品解決方案
中微愛芯擁有國內最為齊全的通用邏輯產品系列，近千款邏輯產品，功能涵蓋邏輯門、觸發(fā)器、寄存器、緩沖器、譯碼器、計數(shù)器、多路復用器等。除傳統(tǒng)封裝外，中微愛芯還可提供DHVQFN、UQFN、VQFN、XSON、DFN、SOT5X3等小型化封裝產品，可以滿足不同的用戶需求。通用邏輯產品在服務器的外設狀態(tài)檢測、電源控制、信號緩沖、電平轉換、總線擴展等應用中起到至關重要的作用。
- 模擬開關/多路復用器（MUX）
模擬開關/多路復用器在服務器中可應用于總線擴展、傳感器信號選通等應用場景，例如：
通過模擬開關/多路復用器，允許用戶通過FPGA和外部接口等多種方式訪問閃存。同時，F(xiàn)PGA通過多路復用器，也可以擴展訪問多個外部存儲器。由于模擬開關/多路復用器本身具有雙向導通功能，因此可以同時應對以上兩種應用。
中微愛芯部分模擬開關產品：
| 產品型號/系列 | 可替代型號 | 特點 |
| AiP74LVC1G3157 | SN74LVC1G3157 | 1.65~5.5V供電電壓，二選一雙向開關，低導通內阻，控制端口支持電壓防倒灌 |
| AiP74LVC1G66 | SN74LVC1G66 | 1.65~5.5V供電電壓，單路雙向開關，控制端口支持電壓防倒灌 |
| AiP74CBTLV系列 | SN74CBTLV系列 | 2.3~3.6V供電電壓，軌到軌輸入輸出，低導通內阻，控制端口支持電壓防倒灌 |
| AiP74CBTLVD系列 | 74CBTLVD系列 | 2.3~3.6V供電電壓，低輸入電容，低導通內阻，控制端口支持電壓防倒灌 |
| AiP74CB3Q系列 | SN74CB3Q系列 | 2.3~3.6V供電電壓，內置電荷泵升壓，可傳輸幅值高于Vcc的模擬信號，低導通內阻，控制端口支持電壓防倒灌 |
| AiP74CBT系列 | SN74CBT系列 | 4.5~5.5V供電電壓，軌到軌輸入輸出，低導通內阻 |
- 總線收發(fā)器（Transceiver）
邏輯電路中的總線收發(fā)器，其本質上屬于緩沖器，但與緩沖器不同的是，總線收發(fā)器通?？梢酝ㄟ^DIR端口來控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较?，以實現(xiàn)總線上數(shù)據(jù)收與發(fā)的切換?？偩€收發(fā)器的主要作用為：
- 控制信號的傳輸方向
- 在不使能狀態(tài)下實現(xiàn)前后端信號的隔離
- 不同電壓域總線間的電平轉換
- 增強信號驅動能力以實現(xiàn)較遠距離的信號傳輸
服務器中的應用示例：
下圖是BMC與FLASH通過SPI進行通訊的一種應用，該應用中需要對SPI信號進行數(shù)據(jù)的檢測及校驗，因此需要將SPI信號外接到其他器件進行處理。若直接將信號引出到后端，相當于在SPI總線上額外增加了負載，對于高速SPI信號來說，會影響其信號完整性，嚴重時會導致數(shù)據(jù)讀寫錯誤。
由于總線收發(fā)器輸入阻抗大、輸入電容小，且輸出端為推挽輸出結構，因此在總線附近增加總線收發(fā)器，既可以最大程度減小對原SPI信號的影響，又可以增強輸出驅動能力，滿足長線傳輸?shù)囊蟆?/p>
中微愛芯總線收發(fā)器產品：
| 輸出特性 | 產品型號/系列 | |||
| HC/HCT系列 | AVC系列 | LV/LVC系列 | LVT系列 | |
| 三態(tài)控制 | AiP74HC243(4路) AiP74HCT243(4路) AiP74HC245(8路) AiP74HCT245(8路) | AiP74LV245(4路) AiP74LVC245(4路) AiP74LVC16245(16路) | AiP74LVT245(8路) AiP74LVT2245(8路) AiP74LVT16245(16路) | |
| 三態(tài)控制（反相） | AiP74HC640(8路) AiP74HCT640(8路) | |||
| 雙電源三態(tài)控制 | AiP74AVC1T245(1路) AiP74AVC2T245(2路) AiP74AVCH2T245(2路) AiP74AVC4T245(4路) AiP74AVCH4T245(4路AiP74AVC4T774(4路) AiP74AVC8T245(8路) AiP74AVC16T245(16路) | AiP74LVC1T45-01(1路) AiP74LVC2T45-Q1(2路) AiP74LVCH2T45(2路) AiP74LVC4T245(4路) AiP74LVCH4T245(4路) AiP74LVC4T774(4路) AiP74LVC164245(4路) AiP74LVC8T245-Q1(8路) AiP74LVC4245(8路) AiP74LVC8T245(8路) AiP74LVC16T245(16路) | ||
- 邏輯門（Logic Gate）
邏輯門是電子系統(tǒng)的基礎功能單元之一，盡管其功能簡單，但通用性和可組合性強，在服務器中的電源控制、狀態(tài)管理等功能中應用廣泛。
服務器中的應用示例：
以下是一種使用開漏輸出的單路反相器對DC-DC控制信號進行電平轉換的應用，前級控制信號高電平為1.8V，而DC-DC要求使用＞2V的高電平進行控制，因此需要進行電平轉換，以滿足DC-DC的使用要求。
為了能夠正常識別前級控制信號，因此邏輯門電路使用1.8V進行供電，由于開漏輸出的LVC系列邏輯門電路輸出電壓允許高于電源電壓，因此可以使用上拉電阻將輸出高電平上拉至3.3V。
豐富的總線接口產品解決方案及規(guī)劃布局
- 電平轉換（Level-shift）產品
服務器中CPU、BMC、PCH、外設組件等核心器件的工作電壓域包含1.2V、1.8V、3.3V、5V等，不同器件通過I2C、I3C、SPI等通訊方式通訊時，需要將兩個不同電壓域的信號通過電平轉換器進行電平移位，以保證通訊穩(wěn)定，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。
中微愛芯電平轉換器產品：
| 產品型號/系列 | 可替代型號 | 通道數(shù) | 特點 |
| AiPTS010x系列 | TXS010x系列 | 1、2、3、4、8 | Vcc（A）：1.65~3.6V，Vcc（B）：2.3~5.5V，內置上拉電阻的傳輸門，對電源的One Shot加速功能，自動方向控制 |
| AiPTB010x系列 | TXB010x系列 | 1、2、4、6、8 | Vcc（A）：1.2~3.6V，Vcc（B）：1.65~5.5V，緩沖器，對電源、地的One Shot加速功能，自動方向控制 |
| AiPTB030x系列* | TXB030x系列 | 2、4、8 | Vcc（A）：0.9~3.6V，Vcc（B）：0.9~3.6V，緩沖器，對電源、地的One Shot加速功能，自動方向控制 |
| AiPLS010x系列 | LSF010x系列 | 1、2、4、8 | Vcc（A）：0.8~5.5V，Vcc（B）：0.8~5.5V，Vcc（A）<Vcc（B），無內置上拉電阻的傳輸門，自動方向控制 |
| AiPGTL系列 | SN74GTL系列 | 2、4、8、10 | 支持GTL-/GTL/GTL+到LVTTL/TTL/CMOS電平的雙向電平轉換，自動方向控制 |
- I2C總線接口產品系列規(guī)劃布局
I2C總線是服務器領域中十分常用的通訊協(xié)議之一，各組件間的通訊會大量使用I2C通訊協(xié)議，其在服務器的高效、穩(wěn)定運行中起到了至關重要的作用。
中微愛芯基于服務器I2C總線應用，已規(guī)劃多款I2C總線接口產品，未來產品線將更加豐富，以匹配不同應用場景及用戶需求。
多品類運放（Op Amp）& 比較器（Comp）解決方案
運算放大器和比較器在服務器中廣泛應用于電源管理、過流保護、環(huán)境監(jiān)控、測試與診斷等應用場景，服務器中使用的運放與比較器需要具備高精度、低失調、低溫漂、快速相應、低噪聲、強抗干擾等性能。中微愛芯可提供通用、低功耗、低噪聲、高精度零漂移、高速、電流檢測等多系列、上百款運放/比較器產品供客戶進行選擇，可滿足服務器中絕大多數(shù)使用場景。
中微愛芯運放產品線
中微愛芯比較器產品線
服務器中的應用示例：
下圖是一種使用AiP8199檢流專用運放對服務器板上負載進行電流檢測的應用，檢流專用運放內部集成了輸入及反饋電阻，外圍極簡，僅需要一個采樣電阻以及電源濾波電容即可實現(xiàn)固定放大倍數(shù)的小信號放大，檢流運放輸出可通過連接其他放大器進行信號二次放大，或直接輸入到BMC進行處理。
- LDO產品解決方案
MOS型LDO（基于MOSFET的低壓差線性穩(wěn)壓器）在現(xiàn)代服務器中扮演著至關重要的角色，尤其是在對電源噪聲、精度和瞬態(tài)響應要求極高的關鍵子系統(tǒng)和敏感電路上。盡管服務器主電源廣泛采用高效率的開關電源（SMPS），但LDO憑借其獨特的優(yōu)勢，在以下應用場景中不可或缺：為噪聲敏感型模擬/混合信號電路供電、待機/常開電源域、輔助電源軌和局部電源、后級濾波與穩(wěn)壓、冗余電源模塊的協(xié)調供電。
中微愛芯可為用戶提供不同電壓、電流的MOS型LDO，產品矩陣如下：
除以上系列化解決方案外，中微愛芯還可提供看門狗復位、EEPROM等產品。 中微愛芯將矢志深耕數(shù)字浪潮，以客戶需求為創(chuàng)新原點，始終與行業(yè)緊密相連。在算力時代的新征程中，我們愿為合作伙伴打造兼具高可靠性與卓越性能的
注：帶*號的為研發(fā)中產品