INTEL Haswell聽說CPU外VR 有問題

peterlin2010

INTEL   Haswell聽說CPU外integrated voltage regulator
有問題 ..
請問是把MULTI PHASE DC DC COBVERT 包進來嗎??

有一說效能不好的原因為何 ??

1

switch regulator 會做到 30~140MHZ .

peterlin2010

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                 全新Haswell架构，Core i7-4770K处理器评测                  2013-6-3 18:53  |  作者：Strike                    |  关键字：Haswell,Core i7-4770K               


   



VRM（Voltage Regulator Module，也有只叫VR的  这个集成式的VR模块叫做FIVR（全集成式电压调节模块），之前也叫ISVR（Integrated Silicon Voltage Regulator），还有简单叫IVR的，反正都是这一个东西。Intel研究这个FIVR已经有几年的时间了，无所不能的IBM也研究过这个东西，只不过IBM兴趣早就不在这些小东西上了，Intel最终在Haswell这一代处理器上集成了FIVR设计。

FIVR把主板上的功能集成到了CPU内，这就需要CPU芯片单独划出一部分电路来控制。Haswell中，每个CPU内都有单独的Power Cell电路，内有16相PWM电路，核心面积2.8平方毫米，每个处理器内最多可有20个Power Cell单元，最多320相供电，核心面积也会增加，按照20个cell来算这就是56平方毫米了，相对核心面积只有100平方毫米的CPU来说不小了。
　　当然，Intel官方公布的资料里也没具体说明Haswell处理器到底集成了多少个Power Cell单元，实际上不会有20个这么多，从之前公布的测试来看，我觉得5个都算多了。


=> 那是否主機板上不須要 multi phase DC DC pwm IC ??


Power Cell架构：每路电流25A，开关频率最高140MHz

140Mhz dc to dc convert





据Intel所说，每个Power Cell单元实际上就相当于一个最小的VR电路（上桥MOSFET+驱动电路），支持通过电流25A（每相电路相当于1.56A），20个Cell电路就相当于500A电流，远远高于CPU正常所需的电流。此外，其开关频率可达30-140MHz，这样单纯的数据没有什么意义，我们以技嘉主板的超耐久5用料中的IR3550 MOSFET，其开关频率为1MHz，就算把最顶级的MOSFET算上，Haswell的Power Cell电路的开关速度都是它的30-100倍以上，而开关频率越高，电流输出就会越平稳。



最后，Power Cell中的每相电路的自身电感值只有17nH（纳亨），而主板上使用的电感大都是R56或者R80的，电感值为0.56/0.80 uH（微亨），相当于560/800 nH。
　　需要注意的是，我们现在看到的这些FIVR模块数据实际上都是基于90nm工艺制造的，也就是说如果Intel打算用更先进的制程工艺来生产Power Cell电路，那么其核心面积还会进一步减小，性能也可以更高。
FIVR模块的意义：更精确的供电控制，更高的能效
　　Intel不惜以增加核心面积和功耗的代价在Haswell处理器上使用FIVR模块，这说明FIVR带来效果肯定是利远大于弊。通过FIVR，Haswell处理器的每个内核的的供电管理会更佳精细化，直接好处就是电压波纹更低，能效更高。

按照Intel的测试，FIVR的电压波纹只有2mV左右，目前高端主板的波纹能做到10-20mV，一般的主板能做到50-80mV就不错了，2mV的波纹绝对是惊人的水平。

peterlin2010

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   有沒有 FIVR paper ?? 25A  140Mhz switch regulator ?
就算是每一路 1.25A  ..那IC 會多大??

每个Power Cell单元实际上就相当于一个最小的VR电路（上桥MOSFET+驱动电路），支持通过电流25A（每相电路相当于1.56A），20个Cell电路就相当于500A电流，远远高于CPU正常所需的电流。此外，其开关频率可达30-140MHz，这样单纯的数据没有什么意义，我们以技嘉主板的超耐久5用料中的IR3550 MOSFET，其开关频率为1MHz，就算把最顶级的MOSFET算上，Haswell的Power Cell电路的开关速度都是它的30-100倍以上，而开关频率越高，电流输出就会越平稳。

=> 140mhz  switch loss 會多高阿??

andy2000a

INTEL USE FIVR
2015

在Haswell架構的處理器中，Intel引入了一項名為FIVR（全整合式電壓調節模組）的新設計，將原本位於CPU之外的Core VR、Graphics VR、PLL VR、System Agent VR及IO VR等調壓模組整合進了CPU內，這雖然會增加一定的晶片面積，不過FIVR可以更精確地控制電壓，降低了主機板供電設計的難度，但FIVR模組的發展之路並不是一帆風順，Intel用了兩代之後打算放棄，

  2021  FIVR


https://www.cnbeta.com.tw/articles/tech/1283057.htm
英特尔公司在封装设计中开发了一种嵌入式电感的全集成稳压器（Fully Integrated VoltageRegulators，FIVR），用于控制芯片在3D-TSV堆叠系统中的功率。据eeNews报道，电压控制器对于3D封装至关重要，后者将基于工作负载的最优流程节点实现的chiplet封装在一起。这是一种灵活且经济高效的方法，可以创建多种配置，但需要更复杂的电源控制
英特尔在俄勒冈州和亚利桑那州的团队使用0.9nH-1.4nH 3D-TSV基于封装嵌入式电感器开发了一种FIVR，其效率比低退出调节器（LDO）高37.6%，在10mA-1A负载范围内实现了平坦的效率，而无需相互通信。FIVR在基于22nm工艺的裸片上实现，采用三种TSV友好型电感结构，具有多面积与效率的权衡选项。这些很容易并行地构建模块化设计，可以服务于广泛而不同的chiplet。
该设计在最近的VLSI 2022研讨会上进行了讨论

AMD use LDO

They use integrated digital low dropout regulators (dLDO) instead of FIVR for per-core voltage control.

skahill

Interesting, thanks