알테라(Altera)는 3월 10일, 서울 강남구 알테라코리아 사무실에서 신제품 발표회를 열고, FPGA를 위한 자사의 엔피리온(Enpirion) 전원 솔루션 포트폴리오로 새로운 30A PowerSoC DC-DC 스텝다운 컨버터 제품 EM1130을 추가한다고 소개했다.

EM1130은 알테라의 Arria 10 및 Stratix 10 FPGA 코어 및 트랜시버 전원 레일을 비롯, 알테라의 10세대 FPGA에 이용하기 위한 통합 디지털 DC-DC 스텝다운 컨버터 제품군의 첫 번째 제품이며, 밀도 높은 풋프린트, 높은 수준의 엄격한 출력 레귤레이션, 신속한 트랜션트 응답을 특징으로 한다.

EM1130은 동급의 모듈들 대비 시스템 면적을 50% 더 소형화할 수 있으며 2~4% 더 높은 성능을 제공하고, 텔레메트리 정확도는 30~50% 향상시킴으로써 시스템 성능을 향상시킬 수 있다. 사용하기 편리한 GUI 를 제공하여 프로그래밍 요소를 간소화하고 빠르게 최적화된 솔루션을 구성할 수 있으며, 적응식 제어 기술을 적용해 필요한 외부 보정 소자를 줄이고 자동 조절하믕로써 변화하는 동작 조건들에 대해 견고한 솔루션을 제공한다.

또한 EM1130은 PMBus를 이용해 알테라 FPGA의 SmartVID 기술에 대한 인터페이스를 제공함으로써, Arria 10, Stratix 10 FPGA에 최적화된 전압을 공급할 수 있어 지정된 디바이스 속도 등급에 요구되는 성능을 유지하면서 전력 소비 절감이 가능하다. 또한 PMBus를 이용해 전류, 전압, 온도 등의 주요 파라메터를 측정하기 위한 텔레메트리를 가능하게 하며, 병렬 연결시 EM1130간의 통신을 통해 부하량 조절과 분산 등도 가능하다.

▲ 패트릭 웨든 알테라 월드와이드 사업 개발 이사

이번 알테라의 엔피리온 EM1130에 대한 소개는 알테라의 월드와이드 사업 개발 이사 패트릭 웨든(Patrick Wadden) 이 진행했다. 그는 먼저, 엔피리온의 파워 솔루션은 알테라의 키 브랜드 중 하나라고 소개하며, 저가격 저부하의 제품에서부터 고성능, 고대역폭의 FPGA에 이르기까지 다양한 애플리케이션에 대응할 수 있도록 제품군이 구성되어 있다고 소개했다. 또한 이번 EM1130은 30A 지원과 함께, 알테라의 10세대 FPGA와 SoC에 최적화된 것이 특징이라고 덧붙였다.

최신 임베디드 시스템에 있어 FPGA와 SoC는 다양한 기능을 수행하고 있고, 이에 따른 전력 소비도 복잡해지고 있으며 이를 전통적인 아날로그 솔루션으로 만족시키기는 쉽지 않다고 지적되었다. 그리고 디자이너들은 이렇게 복잡한 디바이스를 사용하면서 필요한 성능과 신뢰성을 확보해야 하고, 시스템 전력 소비량과 열용량 한계를 고려해야 하며, 개발 기간과 출시 시기, 예산 등의 현실적인 문제도 극복해야 할 필요가 있다.

알테라는 EM1130이 이러한 비용, 패키징 사이즈 감소 등의 요구에 충분히 대응할 수 있을 것으로 기대했다. 이 디바이스는 작은 크기로 다양한 요구들을 만족시키고 있으며, DrMos 파워스테이지, 컨트롤러와 인덕터 등을 하나의 패키지로 모두 포함하고, PMBus 1.2 규격 호환 인터페이스를 통해 FPGA, SoC나 주위의 EM1130과 통신할 수 있고, 전압, 전류, 온도 등의 주요 파라메터를 측정하기 위한 텔레메트리, 알테라의 10세대 FPGA, SoC 제품의 SmartVID를 지원한다.

▲ EM1130 제품 주요 제원

▲ 제품 기준이나 시스템 기준 모두 경쟁제품 대비 작은 풋프린트를 가진다.

EM1130은 대안이 될 수 있는 여타 솔루션 대비 3~6% 높은 효율을 제공하며, 이 3% 향상은 약 1W 정도의 전력 절감 효과로 표현할 수 있다. 그리고 이 1W 개선은 개별 디바이스로 따지면 그리 크지 않게 보일 수 있지만, 데이터센터에서 많은 보드에, 더 많은 디바이스가 모여 있을 경우에는 충분히 의미 있는 수치가 된다고 설명했다. 그리고 이 디바이스는 높아진 효율을 기반으로 서버, 스토리지 등에도 이상적이라고 덧붙였다.

또한 이 디바이스의 솔루션 풋프린트는 360mm2 정도로, 이는 경쟁 제품의 절반 정도이자, 모든 구성 요소를 따로 구성한 것에 비해서는 35% 정도의 면적만으로 솔루션을 구성할 수 있을 정도다. 그리고 실제 고객 사례 중에는 이 디바이스를 Arria 10과 함께 사용했을 때 절약한 보드 공간에 더 많은 SoC를 탑재, 더 높은 시스템 성능을 얻을 수 있었던 사례도 있다고 소개되었다.

사용성 측면에서는 GUI를 통해 편리하게 디바이스를 설정할 수 있고 프로그래밍을 간소화해 엔지니어가 최적화된 솔루션으로 빠르게 이전할 수 있다는 점이 강조되었다. 자동 디지털 루프 보정(Automatic Digital Loop Compensation)은 전원 공급이 흔들리는 경우 보정을 통해 안정적인 전원을 공급할 수 있게 하고, 제품의 신뢰성을 높인다. 또한 GUI 툴을 통해 테스트와 설정 과정을 단순하게 할 수 있다고 덧붙였다.

▲ PMBus를 통해 SmartVID 인터페이스와 연결 가능하다.

EM1130은 차세대 임베디드 시스템에 요구되는 주요 요구 사항들을 충분히 만족시킬 수 있다. 낮은 리플 노이즈와 0.5% 오차 수준의 출력 정확도는 경쟁사 대비 크게 높은 수준이며, 빠른 순간 반응 시간 등은 패키지를 줄이면서도 성능을 유지하고, 비용을 더 절감할 수 있도록 한다고 설명했다. 또한 디자인적 유연성 측면에서 EM1130은 최대 6개까지 병렬 구성해 최대 180A 구성이 가능하며, 이 때 PMBus로 각 디바이스를 연결해 로드 관리 등도 가능하다고 밝혔다.

이 디바이스를 Arria 10과 함께 쓸 경우에는 특별한 기능을 활용할 수 있다. PMBus를 통해 Arria 10, Stratix 10 등의  SmartVID 인터페이스와 EM1130을 연결, 생산 당시 정의된 최적의 전압 설정을 자동 적용할 수 있기 때문이다. 이를 통해 다양한 SoC의 정보를 자동적으로 설정할 수 있으며, Arria 10을 기준으로 표준 구성의 디바이스 대비 최대 40% 수준의 전력 절감 효과가 있다고 소개되었다. 이는 기존 28nm 디바이스의 표준 구성과 비교하면 60%의 전력 절감 효과에 해당된다.

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