生在電容叢中的芯片:固態硬盤上的電源管理芯片有什么用?
作者:betway必威發布時間:2024-12-27
SSD中的“第四大件”:
主控、NAND閃存和DRAM緩存被稱為SSD的三大件,很多SSD上還有第四種芯片:PMIC電源管理芯片。
電源管理芯片相比“三大件”的體積要小很多,而且經常藏身于電容和電阻堆中,并不十分引人注意。下圖紅圈內就是速柏CP5000 PCIe 4.0固態硬盤中的PS6108電源管理芯片。
如果仔細觀察,在速柏CP2000固態硬盤中也能看到更小一號的PS6103電源管理芯片(下圖紅圈內所示)betway必威西漢姆聯官網。
和DRAM緩存一樣,電源管理芯片并不是SSD的必選配置,沒有它的存在SSD一樣能夠工作betway必威。不過越是高端的固態硬盤上,我們越有機會發現電源管理芯片的身影。特別是在一些布局緊湊的單面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電源管理芯片,而在其他一些主控中我們還能見到更多樣式的電源管理芯片(PMIC)。下圖紅圈內是建興T12固態硬盤的ACT88325電源管理芯片。其上的“S”是Active Semi技領半導體的標志,目前技領半導體已經被Quarch科沃收購。
下圖紅圈內是浦科特M8VG的電源管理芯片,雖然外觀有很大的不同,其實這也是Active Semi的產品,型號為ACT8870。
以上兩個例子有一個共同點,它們PCB上的元件布局都非常的緊湊。M8VG在PCB的一面上布置了一顆慧榮SM2258主控、一顆DRAM緩存、四顆東芝NAND閃存顆粒。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。擁有專門供電管理芯片的情況下,供電轉換電路會相對更省空間,這在大容量M.2固態硬盤上優勢明顯。
在空間不是特別緊張的2.5寸固態硬盤中也是有機會發現電源管理芯片的,譬如下圖中的浦科特M8VC,因為它跟M8VG的關系,為了方便固件設計,采用了類似的ACT88320電源管理芯片。
供電管理芯片的作用:
2.5寸固態硬盤使用5V供電(個別SSD還同時需要12V供電)、M.2接口的固態硬盤(包括SATA和NVMe協議)則使用3.3V供電。
輸入端只有一種電壓,而內部元器件的電壓需求多種多樣。以閃存顆粒來說,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,部分閃存還會要求提供12V的Vpp供電。
鑒于“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。

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芯片應運而生。
上圖是Quarch科沃的電源管理芯片功能框圖,它可以接受12V、5V或3.3V電壓輸入,并輸出多路電壓給主控、DRAM緩存及NAND閃存使用。圖中左側中間虛線框內是可選的斷電保護電容,在特定的電源芯片中可以提供斷電檢測和響應功能,這時電源管理芯片還需要通過I2C總線和SSD主控通信,讓主控完成相應的數據保護工作。
使用電源管理芯片可以簡化供電轉換電路,減少所需的元件數量并節省PCB上的寶貴空間。下圖是科沃提供的一個示例,通過使用供電管理芯片,占用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。供電管理芯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。
電源管理芯片內集成了多種電壓調節功能,并且可以通過固件升級進行調整,這就給SSD設計廠商提供了非常高的靈活性。
以上就是對SSD中電源管理芯片功能的介紹。電源管理芯片的優點很多,在固態硬盤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芯片,沒準就是它了。