三千安培电流怎么送进芯片?供电单元必须搬家了
为什么 ADI 同意以 15 亿美元收购 Empower Semi?因为 XPU 即将以 0.7V 的电压消耗超过 3000 安培的电流。瞬态电流和 I²R 都会造成严重损坏。将稳压器移至衬底内部。ADI、MPWR、VICR、IFNNY、AMK
AI芯片电流暴涨导致供电损耗失控,把电压转换单元搬到芯片封装内部或正下方是唯一解决方案,英特尔已量化问题严重性,行业收购和初创公司都在押注这个方向。
芯片耗电太狠,供电得搬到芯片底下去
先直接说核心结论:现在AI芯片耗电越来越猛,老的供电方式扛不住了。
主要问题是电流太大,在电路板上跑远了会发热浪费电,而且电压会掉。解决办法就是把供电单元从电路板搬到芯片封装里,甚至直接塞到芯片正下方。英特尔在2026年2月的技术会议上展示了这个问题有多严重。
最近有家公司因为做这个技术被花15亿美元收购。还有家新创公司正在搞一种更厉害的设计,可能彻底改变游戏规则。
电流变大让发热损耗猛增
先看一个简单的物理道理。电流流过导线会发热,发热量等于电流的平方乘以电阻。麻烦就出在这个“平方”上。电流翻三倍,发热量不是翻三倍,而是翻九倍。
举个例子。老一代的H100芯片大概跑1000安培电流。新一代的Vera Rubin芯片要跑将近3300安培电流。直接用平方算一下,3300的平方除以1000的平方,结果是差不多11倍。也就是说同样的供电线路,Vera Rubin的发热损耗是H100的11倍。
这还只是发热损耗。还有一个更隐蔽的问题是电压会瞬间掉下来。AI计算任务从空闲突然跑到满负荷可能只需要几十纳秒。供电单元如果放得远,电流来不及补上,芯片得到的电压就会突然跌下去。为了不跌到芯片无法工作的水平,工程师只能提前把电压调高,这本身又会多耗电。
缩短大电流路径是唯一出路
既然问题出在电流大和路径长上,最直接的办法就是把那截大电流的路径缩到最短。
现在的供电分成两步走。第一步是把机柜里的48伏电压转成12伏,这一步电流只有几十到几百安培,普通电路板铜皮还能应付。第二步是把12伏转成芯片需要的0.7伏左右,这一步电流直接飙到几千安培。问题就出在这第二步上,因为电压转换单元通常放在芯片外面的主板上,大电流要横跨好几厘米的电路板铜皮才能流进芯片。
理想情况是把第二步的电压转换单元直接塞到芯片正下方。这样一来大电流的路径就从几厘米缩短到几百微米,发热损耗和电压跌落问题几乎同时解决。
英特尔在技术会议上算了一笔账
2026年2月的国际固态电路会议上,英特尔的工程师展示了一组数据。假设一个芯片功耗1千瓦,用老式的主板供电方式,从墙上插座要吃掉1.25千瓦电,芯片实际拿到826瓦做计算,效率百分之六十六。发热损耗89瓦,电压跌落浪费174瓦。
同样一个芯片功耗涨到5千瓦,老式供电方式就扛不住了。墙上插座要吃掉8.3千瓦电,芯片只拿到3.5千瓦做计算,效率掉到百分之四十二。发热损耗从89瓦暴涨到2.2千瓦,电压跌落浪费也从174瓦涨到1.5千瓦。超过一半的电都变成热量散掉了,没有用来做计算。
英特尔提出了一种把供电单元贴在芯片封装背面的设计方案。同样面对5千瓦的芯片,发热损耗从2.2千瓦降到476瓦,墙上总输入从8.3千瓦降到6.8千瓦,有效计算从3.5千瓦升到4.1千瓦。干同样的活少用了1.5千瓦市电。
一家公司刚被15亿美元收购
就在上周, $ADI亚德诺半导体宣布用15亿美元现金收购了Empower Semiconductor。这家公司做的是把千瓦级的供电单元做成系统级封装模块,直接贴在芯片封装基板上,紧挨着计算芯片。大电流不用再横穿整块主板,只需要走很短的水平距离就能进芯片。
这笔收购说明行业里的大玩家已经看清楚方向了。15亿美元的标价也证明这项技术的重要性。不过Empower的方案里供电芯片还是放在计算芯片旁边,没有真正塞到正下方或者嵌进基板里面。
新创公司正在搞更彻底的方案
一家叫PowerLattice的新创公司在2025年11月走出隐身模式,拿到了2500万美元的A轮融资。领投方之一是Pat Gelsinger现在任职的基金。三个创始人都来自高通和NUVIA团队,CEO在英特尔干了12年拿过很多专利。
他们的产品叫Rainier微型集成稳压器。这是一颗单独的小芯片,上面集成了自己做在硅片上的微型磁电感、先进的控制电路和可编程的软件层。整颗芯片厚度只有几百微米,可以贴在封装背面、嵌进封装基板或者嵌进转接板。多个小芯片可以并联在一起扩大供电能力。
他们声称可以把有效计算功耗降低超过一半,电源噪声降低一个数量级,每瓦性能提升两倍以上。第一批小芯片正在台积电生产,客户测试计划在2026年上半年开始,也就是差不多现在这个时候。
Empower 的集成电压调节器位于 GPU 下方而非旁边,实现垂直供电。
ADI 的宣传语是:功耗最多可降低 4 倍,数据中心计算功耗降低 10-15%,并提供瞬态响应,满足瞬态 AI 工作负载的需求。 对于一家运行超过 10 GW AI 计算能力、且资本支出周期长达数年的超大规模数据中心运营商而言,节省 10-15% 的电力成本就相当于数十亿美元的运营成本。
正因如此,ADI 才斥资 15 亿美元收购了一家年化收入可能只有 5000 万美元的公司。~这笔交易的市销率高达 30 倍,而收益要到 2027 年才能显现。
A股AI芯片供电概念
核心是把电压转换单元从主板搬到芯片封装内,缩短大电流路径以降低发热和电压跌落。新雷能、芯朋微、杰华特等公司布局三次电源、多相控制器和DrMOS,环旭电子提供配套封装技术。需求来自AI芯片功耗飙升,供应链已开始受益。