16nm 工藝 MLU 核心，寒武紀AI加速卡拆解

前言

本期拆解帶來的是寒武紀推出的MLU100-D4加速卡，這款加速卡內置MLU100機器學習芯片，芯片采用寒武紀MLUv01架構和TSMC 16nm工藝，可工作在平衡模式（主頻 1Ghz）和高性能模式（1.3GHz）主頻，功耗為80w/110w。

加速卡內置16GB DDR4內存，內存位寬為256-bit，內存帶寬為102.4GB/s。加速卡為PCIe接口，支持PCIe Gen3 * 16規格。加速卡為半高半長，單槽位設計，內部設有風道，為被動散熱設計。下面就帶來寒武紀這款加速卡的拆解，一起看看內部的設計和用料。

寒武紀MLU100-D4智能加速卡外觀

寒武紀MLU100-D4智能加速卡正面設有鋁合金蓋板，并設有藍色和白色條紋裝飾。

加速卡背面設有黑色鋁合金背板，對應濾波電容位置鏤空降低厚度。

貼紙標注加速卡型號MLU100-D4。

加速卡頂部印有Cambricon寒武紀英文logo和MLU100-D4型號。

PCB印有Cambricon寒武紀英文logo。

加速卡內部設有散熱鰭片。

側板設有出風口，并通過螺絲固定。

使用游標卡尺測得加速卡長度約為169mm。

加速卡寬度約為69.3mm。

加速卡厚度約為18.9mm。

加速卡拿在手上的大小直觀感受。

測得加速卡重量約為334g。

寒武紀MLU100-D4智能加速卡拆解

看完了寒武紀這款加速卡的外觀展示，下面就進行拆解，一起看看內部的設計和用料。

首先擰下背板的固定螺絲，拆下背板。內存芯片與背板之間設有導熱墊加強散熱，MCU也粘貼導熱墊散熱。

散熱器通過螺絲固定。

擰下固定螺絲，拆下散熱器，加速卡核心涂抹硅脂導熱，內存芯片，供電電感，DrMOS等芯片均粘貼導熱墊散熱。

散熱器對應芯片位置設有凸起，降低導熱墊厚度。

供電芯片和內存芯片均粘貼導熱墊散熱。

清理掉導熱墊，PCBA模塊左側設有MCU，降壓控制器，DrMOS，降壓電感。中間位置設有加速卡核心，兩側設有10顆內存芯片，右側設有穩壓芯片。

PCBA模塊背面設有10顆內存芯片，MCU和10顆濾波電容。

加速卡核心設有金屬外殼保護，印有Cambricon 寒武紀科技字樣，型號MLU100，絲印1903 PMAU970020。

加速卡核心背面設有MLCC電容濾波。

外置貼片時鐘晶振特寫。

加速卡核心側面設有溫度傳感器，來自亞德諾半導體，型號DS75，是一顆數字溫度計和溫度監控器，無需外部器件，通過串行接口通信，采用8Pin SO封裝。

加速卡核心左側上方設有濾波電容，來自松下，為導電性聚合物片式鋁電解電容器（SP-Cap），規格為470μF2V。

加速卡核心右側設有一顆同規格的濾波電容。

內存芯片來自美光，絲印D9WFJ，型號MT40A512M16，容量為1GB，速率3200MT，采用96-ball封裝。

加速卡核心左側設有5顆同型號內存芯片。

加速卡核心背面也設有5顆同型號的內存芯片。

另一側也設有同型號的內存芯片，共使用20片。

終端穩壓器來自德州儀器，絲印1200，型號TPS51200，支持2.5-3.3V供電，內置軟啟動，欠壓閉鎖和電流限制，適用于DDR、DDR2、DDR3、DDR3L、低功耗DDR3和DDR4 VTT應用，采用VSON10封裝。

左側下方設有一顆同型號的終端穩壓器。

右側上方設有一顆同型號的終端穩壓器。

右側下方設有一顆同型號的終端穩壓器。

PWM控制器來自瑞薩，型號ISL68127IRAZ，芯片具備雙路輸出，為7相可配置，兼容PMBus 1.3，支持電源輸入電壓，輸出電壓，輸出電流，溫度等參數測量，支持靈活相位配置，支持配置存儲，采用48 Ld 6*6 QFN封裝。

外置的3顆DrMOS特寫。

DrMOS來自瑞薩，絲印27F，型號ISL99227F，是一顆帶有高精度電流和溫度顯示器的智能功率級模塊，支持4.5-18V輸入電壓，支持60A直流電流，支持-40~125℃工作溫度，具備高側FET短路和過流保護，具備過熱保護，供電欠壓鎖定，采用32 Ld 5*5 PQFN封裝。

0.15μH降壓電感特寫。

0.33μH降壓電感特寫。

濾波電容來自松下，為導電性聚合物鉭固體電解電容器（POSCAP），規格為100μF16V。

濾波電容來自松下，規格為470μF2V。

加速卡核心右側設有3顆濾波電容。

加速卡核心左側設有3顆濾波電容。

同步降壓芯片來自芯源系統，絲印AFV，型號MP2145，是一顆2.8-5.5V輸入電壓，6A輸出電流的同步降壓轉換器，芯片內部集成開關管，采用QFN-12封裝。

1.2μH降壓電感特寫。

同步降壓芯片來自德州儀器，型號TPS54620，是一顆4.5-17V輸入電壓，6A輸出電流的同步降壓轉換器，芯片內部集成開關管，支持200kHz-1.6MHz開關頻率，采用VQFN14封裝。

搭配使用的4.7μH電感特寫。

MCU來自意法半導體，型號STM32F401CCU6，芯片內置Arm Cortex-M4 32位內核，主頻84MHz，內置DSP和FPU，內置256KB FLASH和64KB SRAM，內置ART加速器，采用UFQFPN48封裝。

電平轉換芯片來自德州儀器，絲印YF08E，型號TXS0108E，是一顆適用于開漏和推挽應用的八位雙向電壓電平轉換器，采用VQFN20封裝。

存儲器來自微芯科技，型號25AA256，容量為32KB，支持1.8-5.5V工作電壓，采用SOIC8封裝。

MCU來自意法半導體，型號STM32F103C8T6，內部集成了Cortex-M3 32位RISC內核，頻率為72MHz，內置64KB FLASH，具有USB接口和CAN總線接口，具備I2C和SPI等多種接口，采用LQFP48封裝。

穩壓芯片來自德州儀器，型號TPS74401，是一顆具備可編程軟啟動功能的3A超低壓降穩壓器，支持1.1-5.5V輸入電壓，支持0.8-3.6V輸出電壓，輸出電流3A，采用VQFN20封裝。

另一顆穩壓芯片型號相同。

與門來自德州儀器，絲印C085，型號SN74LVC1G08，是一顆單通道2輸入與門，支持1.65-5.5V工作電壓，采用SOT-23封裝。

另一顆與門型號相同。

另一顆與門型號相同。

全部拆解一覽，來張全家福。

服務器電源網拆解總結

最后附上寒武紀MLU100-D4加速卡的核心物料清單，方便大家查閱。

寒武紀MLU100-D4加速卡采用鋁合金外殼，半高半長，為單槽位設計。加速卡內置鰭片，通過整機風道散熱。加速卡采用MLU100芯片，支持平衡模式和高性能模式。搭配使用16GB DDR4內存，設有PCIe Gen 3*16接口，無需外置供電。

服務器電源網通過拆解了解到，寒武紀加速卡內置MLU100核心，搭配使用美光MT40A512M16內存芯片，加速卡核心涂抹硅脂導熱，內存芯片和DrMOS粘貼導熱墊，將熱量傳導至散熱片。

加速卡核心供電控制器和DrMOS均來自瑞薩，采用ISL68127IRAZ搭配ISL99227F。終端穩壓器和穩壓芯片均來自德州儀器，內置使用意法半導體MCU，配合使用亞德諾半導體DS75溫度傳感器檢測溫度，確保可靠運行。