如何設計一款好的企業(yè)級SSD電源管理方案？Qorvo專家有話講

AI大模型、數據中心、云存儲等數字化領域的建設浪潮帶動了企業(yè)級SSD（eSSD）市場的新增需求。根據Yole Group最新報告，2022年全球SSD出貨量約3.52億塊，其中企業(yè)級SSD出貨量約5500萬塊，占比約15.6%，預計到2028年增至1.11億塊，年復合增長率為18%。同時，企業(yè)級SSD對新技術的采納速度更快，預計到2028年會有69%的用上PCIe 5.0，遠超消費級的12%。 圖：2022-2028年企業(yè)級SSD與消費級SSD出貨量對比（圖源：Yole Intelligence） 相比消費級SSD，企業(yè)級SSD不僅更快采納新技術，而且產品的設計要求也更加嚴格，一般包括高可靠性、高IOPS、高能效、數據備份以及小型化等方面。這些功能的實現不僅視乎原廠存儲顆粒的質量，也對eSSD的電源管理方案提出了很大的挑戰(zhàn)。近日，在中國電力電子產業(yè)大會（上海站）的活動現場，Qorvo PMIC產品線應用經理張俊岳向參會觀眾重點介紹了Qorvo面向企業(yè)級SSD的高度集成電源方案，幫助客戶從容應對全球企業(yè)級SSD發(fā)展的新需求。

圖：Qorvo PMIC產品線應用經理張俊岳發(fā)表演講

設計一款eSSD電源管理方案 應當考慮什么？“企業(yè)級SSD對于電源容量、穩(wěn)定性、電源環(huán)境噪聲等都提出了新的要求，在這樣的市場發(fā)展趨勢下，對應的電源管理方案也必須實現高集成度，并提供相應的功能。”張俊岳表示：“例如高可靠性方面，Qorvo電源管理方案支持實現一系列相關功能，包括關鍵信號的ADC監(jiān)測（基于ACT85410）、熱插拔的浪涌控制，還有eFuse、升壓和降壓UV/OV/OC保護、熱保護，以及掉電保護、提供分層級的保護機制等等。” 對于企業(yè)級SSD“剛需”的數據備份功能，Qorvo電源管理方案集成了關鍵數據備份的集成掉電保護（PLP）模塊，相較傳統的掉電保護電路更加靈活，在成本和體積上擁有顯著的優(yōu)勢，例如僅存儲電容的體積就可以減小至少14.5%、成本更是降低70%。Qorvo方案也提供了專門的掉電保護引腳，可以實現及時告警；當輸入端異常掉電，芯片可以將PLI信號置低，從而提示主控SoC芯片啟動數據備份功能。除了及時告警，Qorvo方案還提供了長期預警的能力，通過集成對于電容容量的讀取功能、實現實時監(jiān)測，當發(fā)現電容容量不足，工程師可以介入去更換電容，以保證有足夠的電量支持數據備份。 另外，Qorvo在小型化方面也投入了龐大的研發(fā)資源，例如上述的PLP模塊就是其中一點。Qorvo的PMIC芯片擁有業(yè)績領先的高集成度優(yōu)勢，以ACT88329為例，其集成了時序控制、LDO、Switch、RESET IC等一系列功能。通過下圖的對比，可以看到基于ACT88329的電路設計擁有諸多優(yōu)勢：整體的布板面積減少80%，外圍器件的數量也從57個減少到14個，大大降低了BOM成本。

圖：Qorvo PMIC可助力實現更小面積的PCB設計和更少的元器件數量

以“搭積木”方式構建理想方案 Qorvo ActivePMU系列登場！目前，Qorvo面向企業(yè)級SSD應用提供了PLP、PMIC芯片以及集成PMIC+PLP的整體方案，并打造了豐富的ActivePMU系列產品組合。張俊岳表示：“根據不同的工作電壓范圍、電源軌數、GPIO等，Qorvo ActivePMU系列可支持打造靈活、可靠的電源管理解決方案。這些產品組合就像一塊塊積木，為eSSD量身打造，客戶可以在列表里選取符合自身要求的積木，從而快速構建理想的方案。”

圖：面向企業(yè)級SSD的Qorvo電源產品類型

從案例出發(fā)，下圖為企業(yè)級SSD的常見電源架構，右側分別是SSD Controller、DDR和NAND Flash，共13個電源軌。通過使用Qorvo ACT85410和ACT88420兩顆芯片進行級聯，即可輕松實現各個電源軌的控制，包括不同的電壓電流大小。由于PMIC集成了掉電保護等多種功能，使得電路設計十分簡單明了。另外，針對開發(fā)者，一方面Qorvo PMIC芯片可以通過各種寄存器去設定不同的功能，實現靈活配置；另一方面Qorvo也推出了專門的燒錄器工具和上位機軟件，包括時序、電壓等關鍵參數均已實現可視化，開發(fā)者可以快速上手調試應用。

圖：基于Qorvo PMIC的eSSD電源架構示例 總結而言，Qorvo PMIC產品將電力轉換和智能管理功能進行了高度集成，有助于消除外部分立元件的需求，這不僅簡化了電源設計流程，更大大縮減了系統尺寸和降低成本，幫助客戶加快產品上市時間。這些特性可以滿足企業(yè)級SSD應用的眾多需求，因此Qorvo PMIC也已經在各種處理器平臺上廣泛應用。