算力“毛细血管”重构供电传导,三次电源产业链机会来临

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一座小型变电站的电流,能否灌入一块巴掌大的硅片?
这个听起来像科幻小说里的情节,正是当下AI芯片正在面临的物理极限。
当英伟达G300的单卡功耗飙升至1400W,而核心电压却不足1V时,这颗芯片需要的瞬间电流已经突破了1700安培。
1700安培是什么概念?这几乎等同于一座小型变电站的输出电流,如今却被要求集中在几平方厘米的芯片供电网络上稳定传输。
物理定律告诉我们:线路损耗与电流的平方成正比。这意味着哪怕传输路径多出几毫米,产生的热量和电压跌落(Vdrop)都可能让这颗昂贵的芯片瞬间宕机。
这就是三次电源必须解决的生死局。作为供电链路上的“最后一棒”,它紧挨着芯片,负责将12V/6V母线最终降至0.8~1.8V。
过去,电源压力集中在机房;如今,随着功耗从A100的400W跃升至1400W,瓶颈已下沉至主板侧。三次电源,正从“配套件”蜕变为制约算力释放的核心关卡。
一个数据足以说明这场变革的烈度:AI服务器单机MLCC用量高达2.8万颗,是传统服务器的13倍,全球市场规模剑指239亿元。一颗电容尚且如此,整个产业链——DrMOS、电感、电源PCB——正迎来“量价齐升”与“国产替代”的双重狂潮。
这场供电革命,才刚刚开始。

一、什么是三次电源?从“接力赛”看供电链路
要理解三次电源,我们可以把AI服务器的供电想象成一场精密的“接力赛”:
一次电源:这是第一棒,负责把墙插里的交流电(AC)转换成直流电(DC),通常是48V或更高的电压。
二次电源:这是第二棒,负责把电压进一步降到12V或6V,也就是我们常说的中间母线电压。
三次电源:这就是决定胜负的“最后一棒”。它紧挨着GPU、CPU,负责把12V/6V最终降到芯片能承受的0.8~1.8V低压大电流。
它的典型形态包括VRM(电压调节模块)、Power Block(电源模块)等。如果说一次和二次电源是“主动脉”,那三次电源就是直接连接心脏(芯片)的“毛细血管”。过去,大家的目光都集中在机房散热和机柜供电上,但随着单芯片功耗的狂飙,压力终于传导到了这最后一环。
二、为什么现在这么难?四大约束卡住脖子
把1700安培的电流安全、稳定地送进芯片,面临着四个几乎无解的物理约束:
损耗平方级放大:前面提到,损耗与电流的平方成正比。电流翻倍,损耗就是四倍。这不仅浪费电,更会产生巨大的热量。
散热压力山大:这么多热量集中在芯片周围,传统的风冷甚至普通水冷都快扛不住了,散热设计成了最大的拦路虎。
空间极度拥挤:为了分流,需要更多的供电相数(比如从过去的8相增加到现在的七八十相),但主板面积就那么大,电源器件快摆不下了。
高瞬态响应(Vdrop):AI芯片的负载是毫秒级变化的,电流突变会导致电压跌落。这个跌落幅度一般不能超过5%,否则GPU就会直接重启或报错。在如此大的电流下稳住电压,是电源设计中最难的艺术。
三、技术演进:如何把“电”塞进芯片?
面对这四座大山,行业正在沿着几条清晰的技术路线狂奔:
多相同步Buck拓扑:这是目前的主流。简单说就是用几十路小电源并联,每路配一个DrMOS和一个电感。这样能分散热源、降低纹波,但代价是器件数量爆炸,直接推高了PCB和元器件的成本。
TLVR耦合电感:传统电感各干各的,TLVR(跨电感电压调节器)让它们“手拉手”协同工作。当负载突变时,各相电感通过耦合产生感应,能更快地平抑电压跌落,提升动态性能。
模块化与VPD垂直供电:这是目前最性感的方案。传统方案把电源横着放在芯片旁边,电流要走很远的“弯路”。VPD方案直接把电源模块放到芯片的背面或正下方,让电流“垂直”穿过PCB给芯片供电。这极大缩短了路径,降低了损耗,还释放了芯片正面的宝贵空间。不过,这对模块的高度提出了苛刻要求(通常需低于10mm)。
远期IVR方案:终极形态是把电压调节功能直接做到芯片封装内部,供电路径几乎为零。但这需要芯片厂商和封装厂的深度协同,目前还属于“未来武器”。
四、产业链影响:谁在量价齐升?
技术升级的炮火,最终会精准地轰在核心元器件上,带来“量”和“价”的双重提升:
DrMOS:可以理解为电源的核心开关。项数从十几项暴增到七八十项,用量直接翻倍。同时,产品向更高耐流(如90A以上)、更高频升级。海外龙头MPS、英飞凌等领先,国内杰华特、新洁能等正在奋力追赶。
电感:传统铁氧体电感扛不住大电流了,正快速向金属软磁、一体成型方向升级。国内博科、龙磁等企业在芯片电感材料上已有深厚积累。
电容(MLCC与硅电容):这是最直观的增量。为了稳住那5%的电压跌落,AI服务器的MLCC用量是传统服务器的十几倍。日韩厂商(村田、三星)垄断了高端市场,国内三环集团等有望切入。此外,靠近芯片放置的硅电容也成了增量补充。
PCB:这是门槛最高的环节。电源PCB要在极小空间承载极高功率,要求高铜厚、强散热、高阶HDI甚至3D结构。随着功率密度提升,电感和电容未来可能从表面贴装走向“埋嵌式”,这对PCB的制造工艺提出了极高要求。深南电路、中富电路等已率先打入海外供应链。
五、重点公司:谁是真正的破局者?
梳理完技术,我们来看看产业链上的关键玩家:
芯片侧(DrMOS):海外MPS、英飞凌、瑞萨三足鼎立,国内尚处测试阶段。
模组侧:台达、伟创力是传统霸主。国内立讯精密是最大亮点,已打入谷歌、Meta等北美顶级供应链,是国内唯一较快进入北美电源模块体系的大陆公司。
被动元件与PCB:电感看博科、龙磁;MLCC看三环;PCB看深南电路、中富电路,它们已通过台达、MPS等客户,间接进入英伟达、AMD的供应链体系。
六、结语:从“配角”到“主角”的跃迁
回到我们最初的问题:1700安培的电流,能否灌入一块巴掌大的硅片?答案是:能,但代价是供电系统从幕后走到台前,从“配套件”变成“关键瓶颈”。
往后看,GPU功耗提升只会加速,供电技术升级不再是可选项,而是必选项。对于投资者而言,这不仅是关注立讯精密这样的模块标杆,更要看到PCB、电感等已实现国产化的环节,以及MLCC等国产替代空间巨大的方向。
这场由电流驱动的供电革命,才刚刚拉开序幕。
来源:益盟股份
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