簡介

如今，一些電子終端設備應用不斷增加人工智能 (AI) 功能來幫助提供新的終端應用功能和用戶體驗，以便讓用戶在日常工作流程中利用 AI 的強大功能。為將 AI 功能添加到終端應用中，電子系統設計人員需要利用大型語言模型 (LLM)，例如，在應用的云端和客戶端上都需要高性能計算能力的 Generative Pre-trained Transformers (GPT)。客戶端系統和云基礎設施設計人員需要利用最新的處理器技術，才能在器件上或通過利用基于云的計算基礎設施實現 AI 功能。

基于 GPT 的 AI 實現方案要求系統設計人員不僅使用最新的高性能處理器和 FPGA（基于 CPU 的器件），還要使用最新的高性能 GPU（圖形處理單元）。原因在于它們具有并行處理大量數據的能力以及高速數據傳輸所需的更高存儲器帶寬，更適合 AI。使用最新的 CPU 和 GPU 來支持 AI 功能確實會給系統設計人員帶來多項設計挑戰。

其中一項設計挑戰是，克服以極低的內核電壓運行 CPU 和 GPU 而導致的控制和低速數據 I/O 電平不匹配的問題。考慮到特定處理器的散熱和功率限制，以低內核電壓運行高性能 CPU 和 GPU 通常是實現目標性能水平的必備條件。以低內核電壓運行 CPU 和 GPU 會限制這些處理器可以支持的 I/O 電壓電平。

系統設計人員通常需要一種簡單、高效且可擴展的方式將 GPU 處理器的眾多 I/O 和控制總線連接到外設和子系統。一種可使系統設計人員既能保持 CPU 或 GPU 的較低內核電壓，又能夠解決 I/O 電平不匹配問題的設計方法是使用簡單的電壓電平轉換器器件。電平轉換器件為系統設計人員提供了一種具有成本效益的簡單解決方案，可解決系統的 I/O 電平不匹配問題，而不會影響性能、功耗或尺寸。請參閱 圖 1。

圖 1 AI 加速器卡方框圖

電壓電平轉換

集成式電平轉換設計提供多種 I/O 類型、位寬、數據速率范圍、電流驅動能力和封裝選項。德州儀器 (TI) 的電平轉換器器件產品系列提供多種不同類型的電平轉換功能，可以共同滿足 AI 應用的高性能計算用例可能需要的幾乎任何接口要求。TI 的電平轉換產品系列包括工業級、汽車級和增強級自動方向、方向控制和固定方向電平轉換器。表 1 展示了高性能 CPU 和 GPU 系列的常見控制接口以及為支持< 0.8V 至 5.5V 電壓范圍的每個接口推薦的電平轉換器件。更多有關 TI 所有電平轉換器件的信息，請訪問 TI 的電平轉換產品主頁。