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엔비디아 인공지능 시스템을 가능케 한 바이코 솔루션들

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SXM3 카드: 업계 최간의 인공 지능 시스템을 가능케 해준 바이코의 '파워 온 패키지' 솔루션

GTC 2018에서 기술의 우위성을 입증해

엔비디아가 GTC 2018에서 가장 강력한 인공지능 최신작인 DGX-2칩을 발표했다. 이 칩은 16개의 SXM3 GPU 카드를 사용해 petaFLOPS라는 컴퓨팅 성능을 발휘하는 것으로 겨우 10kW 전력만으로도 기존의 DGX에 비해 10배 이상의 딥 러닝 기능을 제공한다.

이 행사 기간 동안 DGX-2는 SXM3 카드와 함께 전시됐으며, 이를 가능케 한 것이 바이코의 PI3526 ZVS 벅 레귤레이터와 최신 ’파워 온 패키지'(PoP)였다. 이미 지난 3월에 발표한 바이코의 600A 연속 전류 출력 PoP 솔루션은 48V를 XPU 코어 전압으로 직접 변환시키는 것으로 주목을 끌었었다.

전송의 마지막 부분까지 커버해 주는 ’파워 온 패키지’ 솔루션
’파워 온 패키지’는 바이코의 Factorized Power Architecture (FPA)를 기본으로 한 솔루션으로서 고성능 컴퓨터 시스템에 설치되었으며 특히 지낸해 열린 ’Open Compute Project US 서밋 2017’에서 이미 진가를 인정받은 바 있다.

SXM3 카드: 업계 최간의 인공 지능 시스템을 가능케 해준 바이코의 '파워 온 패키지' 솔루션

FPA는 48V를 프로세서로 직접 전환시켜주면서도 최고 2배 이상의 파워 밀도로 기존의 12V 설계 아키텍쳐가 지니는 효율과 전류 전송 능력을 제공한다.

이 고밀도 전력 변환 솔루션은 모듈러 전류 다중 복합기 (Modular Current Multiplier: MCM) 모듈러 전류 다중 복합기 드라이버 (module Currnt Multiplier Driver)로 나뉜다. MCM의 컴팩트한 사이즈는 패키지상이나 혹은 프로세서 다이와 근접한 곳에서 고전류 전송을 가능케 한다. 이처럼 고전류를 주기판과 소켓에 통하게 함으로써 전류 손실의 여지가 제거된다.

MCM은 기존의 12V 설계에 난제로 여겨졌던 프로세서 전력 분배의 마지막 부분에 있을 수 있는 손실의 우려를 이렇게 없애줌으로써 전력 전송의 손실을 줄여줄 뿐 아니라 전체적인 전력 효율도 증가시켜준다.

’파워 온 패키지’는 또한 전류 손실의 위험성을 제거함으로써 효율적인 전력 분배를 제공하는 동시에 48V 입력을 지원함으로써 각 프로세서들의 모든 랙에 필요한 전력 분배도 가능하게 해준다. 서버 랙에 설치된 다중 고전류 프로세서들은 12V를 전력 손실과 추가 부품 없이도 분배함으로써 쉽게 지원된다.

48V 분배 시스템 구조의 서버 랙은 기존의 12V 분배 아키텍쳐와 비교할 때 구리 사용량이 적으며 커넥터 사이즈를 줄여줄 뿐 아니라 더 높은 전력 전송 효율의 혜택을 입는다. 48V 배전 시스템은 데이터센터 랙이 12V (통상 랙 당 15kW의 소비 전력)에 부과되는 전력 한계 값을 해결시켜줌으로써 랙 최적화를 더욱 개선시켜준다.

’파워 온 패키지’를 48V에 적용시키는 일은 이처럼 데이터센터에 뿐만 아니라 고성능 충돌 회피 기능을 가진 차량이나 자율 주행 자동차에 사용되는 프로세서에도 적용된다.

느린12V 시스템에도 적용 가능한 48V GPU 시스템
지난GTC 2018에서 바이코는 또한 여전히 느린 12V 전력 배전에 의지하는 데이터센터의 48V 고성능GPU를 지원하는 12V-48V 비절연 컨버터인 NBM 을 출시해 여러 전자 엔지니어들로부터 호평을 받았다.

NBM은 12V를 23 x 17 x 7.4mm 사이즈의 표면 실장형 SM-ChiP 로 실장된 48V로 변환시키면서도750W의 지속 전력과 1kW 피크 전력을 98% 피크 효율 이상으로 발생시켜준다.

MBM은 추가 입력 필터나 벌크 캐패시터를 필요로 하지 않는 완벽한 솔루션으로서 핫스왑과 인러시 전류 제한을 통합하고 있다. ZVS와 ZCS 토폴로지로 2MHz에서 스위칭하는 NBM은 낮은 출력 임피던스를 내면서도 동적 부하에 MHz급의 빠른 정전류를 제공한다.

이처럼 GTC 2018에서 바이코는 엔비디아의 DGX-2 칩셋 일부의 기능을 담당하며 그 기능을 가능케 했던 솔루션들을 선보임으로써 다시 한 번 기술력의 우위를 입증했다.

오윤경 기자 news@icnweb.co.kr

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스마트자동차

넥스페리아, 자동화 검사가 가능한 소형 Leadless 패키지 MOSFET 신제품 발표

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Nexperia 175°C AEC-Q101 MOSFETs

디스크리트, 로직 및 MOSFET 디바이스 분야의 글로벌 리더인 넥스페리아 (Nexperia)는 업계 최초로 최대 175°C에서 사용이 가능하고, AOI- 호환 DFN2020 패키지(DFN = Discrete Flat No leads)로 제공되는 AEC-Q101 인증 MOSFET을 발표했다. 이 신제품은 크기가 불과 2mm x 2mm로, SOT223이나 SO8 패키지보다 훨씬 작고 가벼우면서도 비슷한 전기적 및 열 성능을 제공하는 것이 특징이다.

Nexperia 175°C AEC-Q101 MOSFETs

Nexperia 175°C AEC-Q101 MOSFETs

많은 leadless 패키지는 AOI 기술을 이용해 검사할 수 없다. 따라서 넥스페리아는 SWF(side-wettable flanks) 구조의 DFN2020 패키지의 개발을 주도하여 자동차 산업의 핵심 요구 사항인 자동 광학 검사(AOI)를 가능하게 했다. 현재 SWF구조가 포함된 패키지는 업계에서 검증되고 널리 인정받고 있는 솔루션이다.

넥스페리아의 S-MOS(small signal MOSFET) 담당 제품 매니저, 말트 스트럭(Malte Struck)은 “SWF구조의 DFN 패키지는 공간을 절약하고 자동 검사가 가능하기 때문에 자동차 제조업체들로부터 많은 호응을 얻고 있다. 이번에 선보인 새로운 175°C 부품은 특히 엔진 또는 기어 박스 근처의 엔진룸 애플리케이션에 사용된다. 175°C에 적합하고 SWF를 통합한 이 혁신적인 자동차 등급 MOSFET 제품을 통해 앞으로 DFN2020 패키지 제품이 더욱 다양한 중전력(Medium-power) 자동차 애플리케이션에도 사용될 것으로 기대된다”고 말했다.

넥스페리아는 새로운 자동차 인증 부품들을 추가하면서 저중전력 (Low & Medium-power) MOSFET 포트폴리오를 더욱 확대했다. 더욱 높은 온도 스펙과 자동차 승인을 갖춘 6 개의 40V 및 60V 디바이스가 출시되어 있으며, 이들 제품은 각각 20mΩ과 40mΩ 사이의 낮은 RDS(on)를 제공한다.

제품 스펙 및 데이터 시트를 포함한 새로운 DFN2020 MOSFET(BUKxxx)에 대한 자세한 내용은 https://efficiencywins.nexperia.com/efficient-products/DFN2020-Automotive-MOSFETs.html 참조.

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산업용IoT

NXP, 산업용 IoT 엣지 애플리케이션 보안 지원

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NXP LOGO

NXP 반도체는 저비용의 산업용 IoT 엣지 애플리케이션을 위한 Arm Cortex-M33 및 Arm 트러스트존(TrustZone®)을 적용한 업계 최초의 마이크로컨트롤러 플랫폼 LPC5500을 출시했다. 저전력 40nm 임베디드 플래시 프로세서에 기반한 LPC5500 마이크로컨트롤러(MCU) 시리즈는 한층 새로운 수준의 프로세싱 효율성, 보안, 기능을 제공한다.

LPC55S69 디바이스는 최대 100MHz 코어 클록 주파수에서 32uA/MHz 효율을 달성한다. 신호 처리 및 암호화를 위해 밀착 결합된 추가 가속기를 갖춘 듀얼 코어 Cortex-M33 기능과 고급 엣지 애플리케이션을 위해 최대 640KB 플래시 및 320KB에 이르는 온-칩 SRAM을 갖추고 있다. LPC55S69는 차동 쌍 모드(differential pair mode)로 16비트 연속 근사형 ADC(SAR ADC)를 통합하며, 50MHz 고속 SPI, 통합 피지컬 트랜시버(physical transceiver)를 갖춘 고속 USB, 8개의 유연한 통신 인터페이스, 동시 Wi-Fi 연결 및 외부 데이터 로깅을 위한 듀얼 SDIO 인터페이스 등 시스템 확장에 사용할 수 있는 풍부한 주변장치 세트이다. 또한, 오프로딩 및 사용자 정의 작업을 실행하기 위한 NXP의 자율 프로그래밍 로직 유닛(logic unit)으로 향상된 실시간 병렬 처리 기능을 제공한다.

Cortex-M33의 핵심 기능 중 하나는 전용 코프로세서 인터페이스로서, 긴밀히 결합된 코프로세서를 효율적을 통합해 CPU 처리 기능을 확장한다는 점이다. 동시에 완전한 생태계 및 툴체인 호환성을 유지한다. NXP는 이와 같은 기능을 활용해 컨볼루션(convolution), 상관 관계, 행렬 연산, 전달 함수와 필터링 등 핵심 ML 및 DSP 기능을 가속화하는 코프로세서를 구현한다. Cortex-M33에서 실행 시 대비 최대 10배로 성능을 향상시킨다. 또한 이 코프로세서는 널리 사용되는 CMSIS-DSP 라이브러리 콜(API)을 활용해 고객 코드 이식성을 간소화한다.

통합 표준 보안 기능으로는 변경 불가한 하드웨어 ‘RoT(root-of-trust)’를 통한 보안 부팅, SRAM PUF 기반 고유 키 저장소, 인증 기반 보안 디버그 인증, AES-256&SHA2-256 가속화 및 보안 클라우드-투-엣지 통신을 위한 DICE 보안 표준 구현이 있다. 공개 키 인프라(PKI) 또는 비대칭 암호화는 ECC와 RSA 알고리즘용 전용 비대칭 가속기로 한층 가속화된다.

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