電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/黃山明）隨著AI技術(shù)的快速發(fā)展，AI芯片的功耗和性能也在不斷提升，這對電源系統(tǒng)提出了更高的要求。為了滿足AI芯片對電源系統(tǒng)的特殊需求，電源設(shè)計需要不斷創(chuàng)新。這些要求包括能夠提供更穩(wěn)定的供電電壓，以適應(yīng)元器件的高精密度要求。

而AI算力產(chǎn)業(yè)新要求的出現(xiàn)，也意味著電源管理芯片（PMIC）迎來了新的需求，上海貝嶺便在回復(fù)投資者提問時直白地表示，正關(guān)注AI算力領(lǐng)域所帶來的相關(guān)電源管理芯片和功率器件產(chǎn)品的需求。

從性能指標(biāo)上來看，在AI和高性能計算設(shè)備對功率的需求不斷增加下，PMIC需要能夠在更小的封裝中提供更高的功率輸出。同時為了減少熱損耗并提高系統(tǒng)的整體能效，PMIC需要具備高轉(zhuǎn)換效率，特別是在高負(fù)載條件下。

而AI算法的迭代快速，對應(yīng)的硬件平臺也需要靈活調(diào)整，這就要求PMIC能夠支持多種電壓軌配置，且可以通過軟件或固件進(jìn)行動態(tài)電壓和頻率調(diào)整（DVFS），以適應(yīng)不同的運(yùn)算負(fù)載和能效需求。

具體來說，為了滿足大芯片如CPU和GPU的供電需求，需要使用多相電源管理芯片來分?jǐn)傌?fù)載，實(shí)現(xiàn)更低的輸出電壓紋波、更高的能量效率和更好的瞬態(tài)性能。

另一方面，由于AI芯片往往包含多個核心和組件，需要多個獨(dú)立、穩(wěn)定且精確的電壓源，所以PMIC應(yīng)具備多通道輸出能力，能夠生成不同電壓級別的電源。并且AI應(yīng)用可能會帶來較高的發(fā)熱量，因此PMIC還需要具備良好的熱穩(wěn)定性，通過溫度監(jiān)測和智能調(diào)節(jié)來確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，并延長電池壽命。

當(dāng)然，為了節(jié)省空間并簡化電路設(shè)計，PMIC趨向于集成更多的功能，如過壓保護(hù)、熱保護(hù)、電流限制等。而且很重要的一點(diǎn)是，PMIC需要兼容多種處理器和平臺，如Intel、AMD等，并支持可擴(kuò)展的配置以適應(yīng)不同的應(yīng)用需求。

這些要求都對目前PMIC設(shè)計提出了一定的挑戰(zhàn)，不過面對廣闊的市場，已經(jīng)有不少企業(yè)提出了相應(yīng)的解決方案。比如隨著AI的增加，AI服務(wù)器需求大增，數(shù)據(jù)顯示電源需求為通用服務(wù)器的4倍，而DRMOS需求量增暴增10倍。

多家企業(yè)為AI推出PMIC解決方案

在AI服務(wù)器電源的設(shè)計當(dāng)中，多相控制器和DrMOS，共同構(gòu)成了多相Buck電源系統(tǒng)，這種系統(tǒng)能夠?yàn)镃PU、GPU及ASIC等核心部件提供低壓、高功耗的供電解決方案。在AI服務(wù)器中，由于GPU相較于CPU具有更高的功耗，因此對多相電源的需求也相應(yīng)提高。例如，一顆NVIDIA H100 GPU可能需要40-50顆DrMOS來滿足其供電需求。

AI服務(wù)器通常采用的多相控制器配合DrMOS的數(shù)量也有所不同。一般來說，服務(wù)器CPU供電會使用8-12相的多相電源，而PC CPU供電則可能使用4-6相的多相電源。隨著AI和高性能計算（HPC）的發(fā)展，AI服務(wù)器對于多相控制器及DrMOS構(gòu)建的多相DC-DC系統(tǒng)的需求也在提升，這些系統(tǒng)主要用于給SoC、CPU、GPU等大算力芯片供電。

據(jù)市場資料顯示，目前國外廠商主導(dǎo)多相控制器和DrMOS市場，國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域還較為空白。一方面在于DrMOS設(shè)計難點(diǎn)較多，如需要大功率大電流的BCD工藝，設(shè)計與封裝上也有點(diǎn)難度。

目前DrMOS主流廠商為MPS、ADI、TI與安森美等，國內(nèi)公司還處于萌芽起步階段。代表企業(yè)如杰華特，在2022年DrMOS便已經(jīng)量產(chǎn)出貨，在PMIC領(lǐng)域擁有業(yè)界領(lǐng)先的全品類產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)能力。

而晶豐明源已經(jīng)發(fā)布了國產(chǎn)10相數(shù)字控制電源管理芯片BPD93010，可以用于為CPU、GPU、AI等大功率計算芯片供電，能夠應(yīng)用于服務(wù)器、數(shù)據(jù)中心等領(lǐng)域。

不過目前業(yè)內(nèi)有種聲音，隨著AI技術(shù)的發(fā)展，比如谷歌在完全融入AI后，其搜索引擎耗電量將達(dá)到過去的十倍，有數(shù)據(jù)顯示，2026年AI行業(yè)消耗的電力將是去年的十倍。

因此降低AI系統(tǒng)的能耗成為另一個關(guān)鍵，而優(yōu)化電源管理系統(tǒng)，提高AI核心處理器電源管理效率是其中一條路。但隨著AI的普及，傳統(tǒng)的AC/DC、DC/DC、包括多相電源控制器和DrMOS功率級組合等方案，效率可能已到天花板，或許還需要其他思路。

比如希荻微設(shè)計了大電流DC/DC方案，還可以通過并聯(lián)模式實(shí)現(xiàn)更大電流的輸出，能夠?qū)崿F(xiàn)輸出電流提升20%，運(yùn)行電力節(jié)省23%的效果。其推出的DC/DC芯片HL7603，能滿足AI手機(jī)對電池管理的高效需求。

而PI則推出了AC-DC-協(xié)議全集成控制器InnoSwitch3-PD，不僅降低了電源管理電路的復(fù)雜性，還節(jié)省了空間和成本，同時充電速度和功率管理可以更加靈活和智能化，還具有額外的保護(hù)和監(jiān)控功能，確保電子設(shè)備的安全運(yùn)行。

小結(jié)

隨著AI和機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用的增長，對這些高性能電源解決方案的需求預(yù)計將持續(xù)增加。未來可能會有更多創(chuàng)新的電源管理芯片問世，以適應(yīng)更高效能和更復(fù)雜系統(tǒng)的電源需求。