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英飞凌深化了与台达电子的现有合作，联合研发新一代垂直供电（VPD）模块，旨在为数据中心的 AI 芯片提供更高效的供电支持。

双方表示，此次合作融合了英飞凌高性能硅基 MOSFET、嵌入式封装的技术优势，以及台达在功率模块设计与制造领域的深厚积淀。台达为新款模块采用了英飞凌 90A OptiMOS 集成功率级解决方案，模块专为垂直供电设计，替代传统的横向供电模式，以此减少印刷电路板上的功率损耗及相应的热量产生。

英飞凌电源与传感器系统事业部总裁 Adam White 表示，此次合作主要面向超大规模数据中心运营商及其他科技巨头，解决其 AI 训练和推理场景中日益增长的供电需求。“与台达的深度合作是技术互补的绝佳范例。我们携手为超大规模数据中心运营商创造切实价值，在保持高能效和高可靠性的同时降低成本，进一步推动碳中和进程。”

人工智能：为何成为高功耗领域？

当前，用于训练大语言模型的顶级图形处理器和张量处理器，基于 3 纳米或 4 纳米制程工艺，集成的晶体管数量超 1000 亿个。尽管这类芯片的供电电压持续降低（通常低于 1 伏），但其所需的工作电流却攀升至 2000 安培以上，这使得芯片的持续功耗（即热设计功耗）屡创新高。例如，英伟达 Blackwell 图形处理器的功耗达 1200 瓦，其升级版 Blackwell Ultra 功耗更是高达 1400 瓦。

为满足如此大的电流需求，芯片周边通常会布置电压调节模块，这类模块一般分布在芯片的南北两侧或东西两侧。作为直流 - 直流转换器，这些模块通过供电网络的最后数厘米线路横向输送电流，同时精准调节输出至负载的供电电压。

为减少处理器满负荷运行时的电压纹波，印刷电路板另一侧的片上系统下方会布置去耦电容；而芯片上方则会放置电感，用于滤除电压调节模块输出电压的噪声，实现电压平滑。

但供电电压持续降低、电流持续升高的趋势，让横向供电（LPD） 模式面临诸多挑战。

首个挑战便是伴随热效应的功率损耗。尽管电压调节模块已尽可能贴近负载布置，但大电流通过印刷电路板走线的电阻时，仍会产生电阻损耗（I²R 损耗）。

对于高性能 AI 芯片而言，即便短距离传输超大电流，这类损耗也会不断累积，同时产生大量热量 —— 若不及时散出，将导致系统性能下降。此外，处理器局部的温度梯度还可能引发印刷电路板翘曲。

日益严苛的空间限制，也让传统供电方案难以为继。随着图形处理器等 AI 芯片功耗持续攀升，企业需在芯片周边增加更多功率器件、磁性元件和无源器件以满足供电需求，但系统内部的空间有限，这一操作难度极大。而增加至负载的供电线路，又会进一步提升印刷电路板的电阻损耗。

这些直流 - 直流转换器还需应对 AI 工作负载的高动态特性，这类场景下电流会出现大幅阶跃变化（即负载瞬态，简称 di/dt）。瞬态电流会对供电网络造成应力冲击，例如当 AI 芯片为提升时钟频率、处理 AI 训练不同环节而突然需要更大电流时，会出现电压降（IR 压降），这种突发的电压降低会严重影响芯片的性能和能效。

而传统供电技术的响应速度，无法匹配这类负载瞬态的需求。实际应用中，AI 训练用芯片需要在紧邻处理器的位置布置约 3 毫法的去耦电容，用于储存能量 —— 当直流 - 直流转换器无法及时响应负载的突发变化时，由去耦电容释放能量补充供电。多数情况下，大量的多层陶瓷电容会直接布置在负载下方，却占据了印刷电路板上对供电最敏感的核心区域。

垂直供电与横向供电的技术对比

英飞凌与台达正通过垂直供电替代横向供电的方式，攻克上述一系列难题。

在垂直供电方案中，电压调节模块被布置在处理器下方，取代了当前该位置的去耦电容。电流不再沿印刷电路板横向传输，而是向上穿透电路板输送至负载，大幅缩短了走线长度，降低了供电路径的电阻，从而减少电阻损耗和热量产生。电压调节模块与负载的近距离布置，使其能更快响应突发的负载阶跃变化，大幅降低供电网络对电容和电感的需求。

英飞凌表示，该方案还能有效提升功率密度。由于更多电能可高效传输至处理器，垂直供电模块无需为抵消供电网络的功率损耗而做冗余设计。多数情况下，垂直功率模块会将电容内嵌于封装内部，电感则布置在模块顶部，进一步提升功率密度的同时，为中央处理器、图形处理器、片上系统和内存供电轨提供更高效的供电。

此外，垂直供电的设计还能释放印刷电路板的空间，这些空间可用于高速信号布线，或布置高端 AI 芯片周边的高带宽内存堆叠等其他组件。

台达正基于英飞凌硅基 OptiMOS 集成功率级解决方案开发垂直功率模块，这类功率级产品需与多相数字控制器搭配，才能组成完整的直流 - 直流转换器。

英飞凌正从内到外升级其集成功率级产品。去年，该公司推出了全球最薄的硅基功率晶圆，厚度仅 20 微米，约为当前主流功率晶圆厚度的一半。英飞凌表示，该超薄晶圆技术将衬底电阻降低 50%，使系统级功率损耗减少 15%。

这项技术为垂直供电方案提供了核心支撑，其赋能的英飞凌垂直沟槽型 MOSFET，能实现与图形处理器等 AI 芯片的更紧密连接。

台达电源与系统事业部副总裁兼总经理 Ares Chen 表示：“此次合作已成功研发出高度先进的垂直供电模块，我们将为客户提供前所未有的供电效率、可靠性和可扩展性。”

目前，台达正与更多半导体企业深化合作，以满足人工智能及其他创新领域的供电需求 —— 该公司近期还与微芯科技达成合作，在设计中采用碳化硅器件。

同时，英飞凌和台达也位列英伟达下一代高压直流供电架构的合作企业阵营，该架构被广泛视为解决服务器机柜密度持续提升问题的主流方案。

关键词： 英飞凌 台达 数据中心 垂直供电 横向供电