简介

如今，一些电子终端设备应用不断增加人工智能 (AI) 功能来帮助提供新的终端应用功能和用户体验，以便让用户在日常工作流程中利用 AI 的强大功能。为将 AI 功能添加到终端应用中，电子系统设计人员需要利用大型语言模型 (LLM)，例如，在应用的云端和客户端上都需要高性能计算能力的 Generative Pre-trained Transformers (GPT)。客户端系统和云基础设施设计人员需要利用最新的处理器技术，才能在器件上或通过利用基于云的计算基础设施实现 AI 功能。

基于 GPT 的 AI 实现方案要求系统设计人员不仅使用最新的高性能处理器和 FPGA（基于 CPU 的器件），还要使用最新的高性能 GPU（图形处理单元）。原因在于它们具有并行处理大量数据的能力以及高速数据传输所需的更高存储器带宽，更适合 AI。使用最新的 CPU 和 GPU 来支持 AI 功能确实会给系统设计人员带来多项设计挑战。

其中一项设计挑战是，克服以极低的内核电压运行 CPU 和 GPU 而导致的控制和低速数据 I/O 电平不匹配的问题。考虑到特定处理器的散热和功率限制，以低内核电压运行高性能 CPU 和 GPU 通常是实现目标性能水平的必备条件。以低内核电压运行 CPU 和 GPU 会限制这些处理器可以支持的 I/O 电压电平。

系统设计人员通常需要一种简单、高效且可扩展的方式将 GPU 处理器的众多 I/O 和控制总线连接到外设和子系统。一种可使系统设计人员既能保持 CPU 或 GPU 的较低内核电压，又能够解决 I/O 电平不匹配问题的设计方法是使用简单的电压电平转换器器件。电平转换器件为系统设计人员提供了一种具有成本效益的简单解决方案，可解决系统的 I/O 电平不匹配问题，而不会影响性能、功耗或尺寸。请参阅 图 1。

图 1 AI 加速器卡方框图

电压电平转换

集成式电平转换设计提供多种 I/O 类型、位宽、数据速率范围、电流驱动能力和封装选项。德州仪器 (TI) 的电平转换器器件产品系列提供多种不同类型的电平转换功能，可以共同满足 AI 应用的高性能计算用例可能需要的几乎任何接口要求。TI 的电平转换产品系列包括工业级、汽车级和增强级自动方向、方向控制和固定方向电平转换器。表 1 展示了高性能 CPU 和 GPU 系列的常见控制接口以及为支持< 0.8V 至 5.5V 电压范围的每个接口推荐的电平转换器件。更多有关 TI 所有电平转换器件的信息，请访问 TI 的电平转换产品主页。