SysPro電力電子技術(shù)-技術(shù)前瞻
SysPro電力電子技術(shù) | 參考來源：Infineon/SysPro
這篇我們聚焦于：AI服務(wù)器的近芯供電。
準(zhǔn)確地講，這篇我們不在于再次證明AI服務(wù)器功率變大，而在于：AI服務(wù)器是如何把供電瓶頸一路追到處理器核心附近？
從PSU、IBC、二級(jí)VR，到側(cè)邊供電、背面供電、垂直供電和封裝附近供電，真正的問題是：當(dāng)GPU電流超過1000A以后，傳統(tǒng)橫向PDN還能不能繼續(xù)撐住。
結(jié)論很直接：VPD不是一個(gè)漂亮概念，而是高電流AI處理器繼續(xù)提高功率密度時(shí)繞不開的系統(tǒng)重構(gòu)。
先給結(jié)論
我們聊過很多AI供電的話題。但是，AI數(shù)據(jù)中心的電源話題，表面上看是從48V走向HVDC、從機(jī)柜走向側(cè)柜，但在芯片板級(jí)真正變難的是最后一段：從電壓調(diào)節(jié)器到GPU核心。
圖片來源：Infineon Technologies
這背后我們面對(duì)問題得很硬：隨著AI處理器電流繼續(xù)上升，PDN損耗會(huì)以幾何方式放大，并最終變成熱限制。也就是說，不是電源做不出功率，而是損耗產(chǎn)生的熱會(huì)吃掉計(jì)算能力？這次是問題的核心。
圖片來源：Infineon Technologies
為什么VPD會(huì)變成必選項(xiàng)
傳統(tǒng)側(cè)邊供電的優(yōu)點(diǎn)是成本低、生態(tài)成熟、質(zhì)量記錄好，但高電流路徑長，PDN阻抗大。當(dāng)GPU電流超過850到1000A時(shí)，離散側(cè)邊方案的PDN損耗可能超過100W。
圖片來源：Infineon Technologies
側(cè)邊模塊，能把更多電流源靠近處理器，邊界可以推到1100到1350A；背面?zhèn)认蚰K，進(jìn)一步縮短高電流路徑，可以推到更高電流。但真正的垂直供電，是把VR放到處理器陰影區(qū)域內(nèi)，讓電流路徑盡可能短。
圖片來源：Infineon Technologies
技術(shù)路線怎么看
比較合理的技術(shù)路線不是一步跳到封裝內(nèi)，而是模塊代際推進(jìn)：第一代側(cè)邊模塊，第二代背面?zhèn)认蚰K，第三代面向垂直供電的四相模塊。
圖片來源：Infineon Technologies
重點(diǎn)想提下后兩代。
以英飛凌方案為例：第二代模塊，尺寸更小、焊點(diǎn)更少、熱阻更低；第三代模塊則把四相結(jié)構(gòu)、雙輸出可能性和大量0402 MLCC集成到10x9mm封裝里。這個(gè)方向本質(zhì)上是在用模塊化壓縮電流路徑和無源器件距離。
但VPD不是只把東西放到背面這么簡(jiǎn)單。它要求更高功率密度、更好的熱移除、更快瞬態(tài)響應(yīng)，也會(huì)帶來磁件、基板、封裝、冷卻和制造的聯(lián)動(dòng)變化。
圖片來源：Infineon Technologies
工程取舍在哪里
VPD的最大收益是：降低PDN損耗、改善瞬態(tài)響應(yīng)、釋放更高GPU功率。但它的代價(jià)也很明確：系統(tǒng)熱機(jī)械要重新設(shè)計(jì)，模塊熱SOA要重新確認(rèn)，母板和封裝附近的裝配工藝也要跟著變化。
圖片來源：Infineon Technologies
熱的評(píng)估是我們?cè)僮鲩_發(fā)必不可少的、也有現(xiàn)實(shí)意義。
舉個(gè)例子：假設(shè)冷板入口40攝氏度、冷板60攝氏度、TIM接觸70攝氏度，模塊溫升約25.5攝氏度，最終芯片結(jié)溫接近95.5攝氏度。也就是說，VPD的電氣收益必須被熱設(shè)計(jì)接住。
小結(jié)一下
最后兩句話總結(jié)下：
短期看，AI服務(wù)器近芯供電會(huì)經(jīng)歷側(cè)邊模塊、背面?zhèn)认蚰K、垂直模塊的連續(xù)演進(jìn)
長期看，BVM、MiVR和SiVR會(huì)繼續(xù)把電源往主板、封裝甚至基板內(nèi)部推
因此，48V和HVDC解決的是：機(jī)柜和中間母線問題，VPD解決的是“”Core附近的最后一厘米問題。AI電源系統(tǒng)的下一輪競(jìng)爭(zhēng)，會(huì)同時(shí)發(fā)生在器件、模塊、熱、PCB和封裝接口上。
感謝你的閱讀，希望有所幫助！
注：完整資料和更多前瞻調(diào)研請(qǐng)?jiān)谥R(shí)星球中查閱。
?? 延伸閱讀與參考說明
本篇為主題《AI數(shù)據(jù)中心供電架構(gòu)_AI計(jì)算供電的核心：48v到core的關(guān)鍵與優(yōu)化》學(xué)習(xí)總結(jié)，相關(guān)參考資料與擴(kuò)展筆記已整理在「SysPro電力電子技術(shù)」知識(shí)星球中。
完整內(nèi)容聚焦：AI服務(wù)器供電、54V中間母線、DCX、PoL VR、TLVR、48V到core、垂直供電、近芯供電、SiC嵌入式封裝、液態(tài)金屬互連、低應(yīng)力封裝和自適應(yīng)ZVS。
更多關(guān)于48V到Core、VPD、AI服務(wù)器供電、PDN損耗、近芯供電、背面供電、垂直供電、BVM、MiVR、SiVR、xPU供電 的技術(shù)資料和前瞻洞察，請(qǐng)?jiān)谥R(shí)星球中查閱。
?? 「SysPro電力電子技術(shù)」知識(shí)星球
? 電源與供電系統(tǒng)前沿：DC/DC、AC/DC、48V/800V高壓平臺(tái)、Grid-to-Chip供電架構(gòu)
? 功率半導(dǎo)體體系：SiC/GaN器件、功率模塊、驅(qū)動(dòng)與封裝、集成化方案
? 電驅(qū)與電控系統(tǒng)：xEV電驅(qū)架構(gòu)、OBC/DC-DC/充配電、電機(jī)控制算法
? AI數(shù)據(jù)中心供電：48V/800V架構(gòu)、VRM、DCX、TLVR、垂直供電與瞬態(tài)控制
? 嵌入式與先進(jìn)封裝：Chip-in-PCB、Panel Level封裝、系統(tǒng)級(jí)集成
? 前瞻趨勢(shì)分析：國際權(quán)威機(jī)構(gòu)最新技術(shù)與市場(chǎng)深度分析解讀
? 前瞻技術(shù)沙龍：頂級(jí)行業(yè)峰會(huì)技術(shù)實(shí)錄與專家解讀
? 知識(shí)庫與工具：技術(shù)文檔、白皮書、應(yīng)用筆記、設(shè)計(jì)計(jì)算工具
SysPro電力電子技術(shù)-前瞻洞察 · 16個(gè)系列
當(dāng)前專題1. 前瞻洞察_AI數(shù)據(jù)中心供電架構(gòu)
2. 前瞻洞察_變換器拓?fù)渑c控制
3. 前瞻洞察_功率器件與寬禁帶半導(dǎo)體
4. 前瞻洞察_諧振變換器與軟開關(guān)
5. 前瞻洞察_變壓器與磁性元件
6. 前瞻洞察_電力電子建模與仿真
7. 前瞻洞察_電網(wǎng)并網(wǎng)與微電網(wǎng)
8. 前瞻洞察_逆變器與電機(jī)驅(qū)動(dòng)
9. 前瞻洞察_固態(tài)變壓器
10. 前瞻洞察_多電平變換器
11. 前瞻洞察_封裝散熱與可靠性
12. 前瞻洞察_無線充電
13. 前瞻洞察_車載充電與EV系統(tǒng)
14. A前瞻洞察_儲(chǔ)能系統(tǒng)與BMS
15. 前瞻洞察_EMI/EMC與濾波
16. 前瞻洞察_其他
蘋果手機(jī)用戶 & SysPro智庫會(huì)員，請(qǐng)?zhí)砑游哪┪⑿偶尤耄╟ruise3352）
更多關(guān)于前瞻技術(shù)的完整解讀、半導(dǎo)體產(chǎn)品方案資料、解析視頻、行業(yè)資訊已在知識(shí)星球中發(fā)布，歡迎進(jìn)一步查閱、學(xué)習(xí)，希望有所幫助！
蘋果手機(jī)用戶 & SysPro智庫會(huì)員，請(qǐng)?zhí)砑游哪┪⑿偶尤耄╟ruise3352）
