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AI 算力继续向上,电力问题正在从幕后走到台前 。 当单颗 GPU 功耗迈向千瓦级, 供电路径、封装空间和散热能力都被重新审视。VPD(Vertical Power Delivery, 垂直供电)因此成为 AI 芯片产业链近期绕不开的关键词。
📌 传统横向供电为何逼近极限
过去, 芯片供电多采用横向路径: 电源模块位于芯片周边,电流经过 PCB、焊球和封装基板后再进入芯片核心。在电流不高时, 这种方式成熟、成本可控; 但 AI 加速器功耗持续上升后, 低电压、大电流带来的损耗被迅速放大。
问题并不只在损耗。为了传输更大电流, 封装需要更多供电脚位和更大面积; 而新一代 AI 芯片周边又被 HBM 高带宽内存大量占用, 留给传统电源布局的空间越来越少。换句话说, 供电已经不再是外围设计, 而是直接影响芯片形态和系统扩展能力的核心约束。
🔍 VPD 的核心: 让电流从芯片下方“直达”
VPD 的思路并不复杂: 将电源模块放到芯片正下方或更靠近芯片的位置,让电流以更短、更直接的路径垂直送达核心区域。相比“绕路”的横向供电, 它更像是在芯片下方开辟一条近距离通道。
观察来看,VPD 不是单纯把电源模块做小, 而是一次供电架构的重排: 用更复杂的封装和系统设计, 换取更低损耗、更高电流承载能力以及更大的正面布局空间。
材料中提到,背面垂直供电方案可显著降低 PDN 电阻, 并改善瞬态响应。这对 AI 训练和推理场景尤其关键, 因为芯片负载会快速波动, 供电系统如果响应不及时, 稳定性和性能都会受到影响。
💡 几个值得关注的技术看点
- 路径更短:低压大电流不再需要在板上长距离传输, 有助于减少能量损耗。
- 空间释放:芯片正面可为 HBM、光模块或其他高速互连组件留出更多位置。
- 电源更贴近芯片:封装内集成电压调节器等方案, 让电压转换位置进一步前移。
- 面向更高功耗:随着 AI 芯片功耗继续上行, 传统供电方式的扩展难度会越来越高。
从演进路径看,行业大致经历横向离散供电、背面垂直供电, 再到更深度的基板或封装内集成。当前更接近商业化起点的是背面垂直供电, 而更高级的封装内集成方案仍需要芯片设计、晶圆制造和先进封装厂商协同推进。
📊 产业链影响: 电源模块地位上升
VPD 牵动的不只是芯片公司。电源管理 IC、功率模块、磁性元件、MLCC、电路板和先进封装都会被卷入这轮升级。材料中提到,Vicor、英飞凌、MPS、Delta 等厂商均在相关方向布局; 台积电、日月光、安靠等封装制造环节也与后续落地密切相关。
🚀 仍需跨过散热与量产门槛
围绕“AI 芯片的 ” 电力革命 ””，这一部分可从背景、现状与影响三个角度理解其关键信息。结合已公开内容来看，核心结论是趋势已较为明确，但细节仍需结合后续进展持续观察。
