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生在電容叢中的晶片:固態硬碟上的電源管理晶片有什麼用?

SSD中的“第四大件”:

主控、NAND快閃記憶體和DRAM快取被稱為SSD的三大件,很多SSD上還有第四種晶片:PMIC電源管理晶片。

生在電容叢中的晶片:固態硬碟上的電源管理晶片有什麼用?

電源管理晶片相比“三大件”的體積要小很多,而且經常藏身於電容和電阻堆中,並不十分引人注意。下圖紅圈內就是速柏CP5000 PCIe 4。0固態硬碟中的PS6108電源管理晶片。

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如果仔細觀察,在速柏CP2000固態硬碟中也能看到更小一號的PS6103電源管理晶片(下圖紅圈內所示)。

生在電容叢中的晶片:固態硬碟上的電源管理晶片有什麼用?

和DRAM快取一樣,電源管理晶片並不是SSD的必選配置,沒有它的存在SSD一樣能夠工作。不過越是高階的固態硬碟上,我們越有機會發現電源管理晶片的身影。特別是在一些佈局緊湊的單面PCB設計M。2 SSD上,它出現的機會更大。

SSD中形形色色的PMIC:

群聯的公版方案中使用了它自己設計的PS601x電源管理晶片,而在其他一些主控中我們還能見到更多樣式的電源管理晶片(PMIC)。下圖紅圈內是建興T12固態硬碟的ACT88325電源管理晶片。其上的“S”是Active Semi技領半導體的標誌,目前技領半導體已經被Quarch科沃收購。

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下圖紅圈內是浦科特M8VG的電源管理晶片,雖然外觀有很大的不同,其實這也是Active Semi的產品,型號為ACT8870。

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以上兩個例子有一個共同點,它們PCB上的元件佈局都非常的緊湊。M8VG在PCB的一面上佈置了一顆慧榮SM2258主控、一顆DRAM快取、四顆東芝NAND快閃記憶體顆粒。建興T12擁有M。2 2230(T12 EVO)、M。2 2242(T12 Plus)、M。2 2280(T12)三種變體(圖片中是M。2 2280的T12),對電源轉換電路的空間限制也非常的明顯。擁有專門供電管理晶片的情況下,供電轉換電路會相對更省空間,這在大容量M。2固態硬碟上優勢明顯。

在空間不是特別緊張的2。5寸固態硬碟中也是有機會發現電源管理晶片的,譬如下圖中的浦科特M8VC,因為它跟M8VG的關係,為了方便韌體設計,採用了類似的ACT88320電源管理晶片。

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供電管理晶片的作用:

2。5寸固態硬碟使用5V供電(個別SSD還同時需要12V供電)、M。2介面的固態硬碟(包括SATA和NVMe協議)則使用3。3V供電。

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輸入端只有一種電壓,而內部元器件的電壓需求多種多樣。以快閃記憶體顆粒來說,它就同時需要3。3V的Vcc(核心電壓)和1。2V的VccQ(IO電壓),為了提高寫入和擦除速度,部分快閃記憶體還會要求提供12V的Vpp供電。

生在電容叢中的晶片:固態硬碟上的電源管理晶片有什麼用?

鑑於“眾口難調”,SSD中就需要有DC/DC供電轉換電路,這其中可能會同時涉及到線性穩壓、開關降壓、開關升壓電路。

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生在電容叢中的晶片:固態硬碟上的電源管理晶片有什麼用?

為了簡化設計難度、提升電源轉換效率及響應速度,具備電壓轉換、過壓/欠壓、過流保護以及斷電保護等諸多功能的供電管理晶片應運而生。

生在電容叢中的晶片:固態硬碟上的電源管理晶片有什麼用?

上圖是Quarch科沃的電源管理晶片功能框圖,它可以接受12V、5V或3。3V電壓輸入,並輸出多路電壓給主控、DRAM快取及NAND快閃記憶體使用。圖中左側中間虛線框內是可選的斷電保護電容,在特定的電源晶片中可以提供斷電檢測和響應功能,這時電源管理晶片還需要透過I2C匯流排和SSD主控通訊,讓主控完成相應的資料保護工作。

使用電源管理晶片可以簡化供電轉換電路,減少所需的元件數量並節省PCB上的寶貴空間。下圖是科沃提供的一個示例,透過使用供電管理晶片,佔用142平方毫米空間、57個元器件的供電電路被縮減到49。4平方毫米、17個元器件。供電管理晶片還能提高供電轉換效率,實現更低的功耗目標,為低碳環保、降耗降溫提供幫助。

生在電容叢中的晶片:固態硬碟上的電源管理晶片有什麼用?

電源管理晶片內集成了多種電壓調節功能,並且可以透過韌體升級進行調整,這就給SSD設計廠商提供了非常高的靈活性。

生在電容叢中的晶片:固態硬碟上的電源管理晶片有什麼用?

以上就是對SSD中電源管理晶片功能的介紹。電源管理晶片的優點很多,在固態硬碟中的應用也越來越普遍。如果你在SSD主控旁的貼片電容/電阻堆中發現了一個特別的小晶片,沒準就是它了。