破解高功耗AI处理器供电瓶颈：英飞凌与纳微并购VPD/IVR技术，缩短大电流传输路径

AI服务器电源的竞争维度正在发生深刻演变。8月24日，英飞凌与纳微半导体同日宣布并购动作，分别拟收购C2i Semiconductors与Claros。这两笔交易精准切入了同一个技术痛点：随着AI处理器功耗飙升、核心电压降至1V以下，传统板级供电已难以应对大电流传输带来的压降与瞬态响应挑战。

GPU功耗上升，末级供电压力增加

两家公司的收购都指向同一个技术焦点，即GPU近端供电。要理解这步布局，先看清楚AI处理器电源正在承受的压力。AI处理器功耗持续提高，核心供电电压却很低，末级电源需要提供更大的电流。板级电压调节器与GPU之间即使只有几厘米，PCB电阻、寄生电感以及负载快速变化带来的压降和瞬态响应问题也会更加明显。AI服务器中的电能经过多级转换，最后由多相电压调节器为GPU、CPU或专用AI加速器提供核心电源。GPU核心电压通常低于1 V，高功耗xPU需要的电流已经达到很高水平。

两家公司增加的技术能力并不相同

供电压力加大，直接反映到两家公司各自的补能力选择上。英飞凌已经拥有硅基、SiC和GaN功率器件，以及栅极驱动器、MCU和传感器，可用于服务器PSU、中间母线和板级DC-DC转换。C2i给英飞凌增加了软件定义多相控制、智能功率级和系统级电源架构能力。英飞凌在收购公告中还提到了VPD和未来的基板集成式电压调节器SIVR。纳微半导体此前的主要技术优势是GaN和SiC功率半导体。Claros带来的VPD、IVR、数字控制、无源器件集成和相关封装技术，则用于处理器附近的末级供电。从这两笔交易看，AI服务器电源的竞争维度正在拓宽：在功率器件、PSU和高压配电之外，多相控制、GPU近端稳压和封装级供电也进入了功率半导体厂商的视野。

电源设计需要考虑更多系统条件

补齐技术能力只是起点，要真正落到产品上，还要跨过设计层面的约束。高功耗AI处理器的电源设计，需要更早考虑核心电流、负载瞬态、供电距离、PCB空间和散热。采用VPD或IVR后，还需要同时考虑封装、基板和无源器件集成。末级电源设计会和芯片封装、PCB以及系统散热结合得更紧。Claros也把热量集中和制造复杂度列为深度集成IVR需要解决的问题。

什么情况下考虑VRM、VPD和IVR

这些约束最终会落到具体的方案选型上。传统VRM适合板级供电路径仍能满足损耗、瞬态响应和PCB空间要求的设计，技术成熟，成本和量产风险也相对容易控制。当核心电流很高，板级供电距离已经明显影响效率和瞬态性能，或者PCB空间受到限制时，可以考虑VPD或IVR。采用这类方案后，还需要评估散热、封装复杂度、制造成本和可靠性。因此，方案选择主要取决于处理器功耗和核心电流、负载变化、PCB空间、散热条件、封装能力以及量产成本。

延伸问答

把上面的逻辑落到工程实践，工程师最关心的往往是几个具体问题。

Q1:GPU近端供电为什么越来越重要？

AI处理器功耗越来越高、核心供电电压很低，末级电源需要提供更大的电流。电流增大后，PCB走线带来的损耗、压降和瞬态响应问题会更加明显，因此稳压器与处理器之间的供电距离变得更重要。

Q2:VPD、IVR和传统VRM有什么区别？

传统VRM通常位于处理器周围的PCB上。VPD把末级电能转换放到处理器下方或附近，IVR则可以进一步把部分稳压器件集成到封装下方、封装内部或邻近区域，以缩短大电流经过的路径。

Q3:工程师什么时候需要考虑VPD或IVR？

当核心电流很高，板级供电距离已经影响效率和瞬态性能，或者PCB空间受限时，可以评估VPD或IVR。选择时还要同时考虑散热、封装复杂度、可靠性和量产成本。