AI服务器电源变天，ADI豪掷15亿美元押注 - 芯片

Just Quick Just Quality

热门话题

白天

搜索

资讯

AI服务器电源变天，ADI豪掷15亿美元押注

13 小时前 / 阅读约10分钟

来源：36kr

ADI以15亿美元收购Empower，补齐封装内电源技术短板。Empower的IVR、硅电容、VPD等技术助力AI数据中心电源升级，多家厂商积极布局。

这两天，有个大新闻刷爆了朋友圈：ADI与Empower Semiconductor宣布，双方已达成最终协议，ADI将以15亿美元全现金交易收购Empower。

马斯克说过，在数据密集时代，不断增大的功率需求对电源设计提出了空前的挑战。（Anyway, they're running out of transformers to run transformers.）

从2025年9月Empower完成D轮超1.4亿美元融资，到被ADI收购，仅隔8个月，这清楚地提醒我们，功率半导体如今已经变得与GPU和HBM同样重要。

那么，ADI瞄准了哪些技术，现在电源厂商在AI数据中心都有哪些进展？今天EEWorld就这些问题进行盘点。

Empower，什么来头

可能大家对Empower并不熟悉，这是一家被谷歌投资过的电源芯片公司。该公司由三位模拟设计资深人士于2014年共同创立，他们将集成电压调节器（IVR）视为数据中心的“低垂的果实”，该芯片通过消除或集成离散组件，缓解多年在功率密度与能效之间的平衡。

这家公司的方案备受Marvell青睐。去年6月，Empower Semiconductor宣布与Marvell 展开深度合作，联合研发集成式电压调节器（IVR）及垂直供电（VPD）架构，核心目标是将传统板级电压调节设计，升级为硅基集成或近芯片供电解决方案，以此应对千瓦级芯片时代下的各类供电难题。

这家公司有四个技术非常值得关注：

第一，IVR电压调节器

在数据密集时代，IVR被视为数据中心的未来，其核心价值在于：一是解决了AI时代路径损耗大、瞬态响应受阻两大难题；二是凭借高频特性实现高电源集成度，单芯片封装内集成了电源所有功能模块，即贴即用，电源设计更简单，而且尺寸极小。

Empower的专利IVR技术，是实现Chiplet（小芯片）和系统电源的关键技术。传统PMIC中，多个分立元件有着速度慢、成本高且体积庞大的问题，当前数据中心已经接近了能耗极限，IVR就是为取代分立且笨重的PMIC而生，同时显著减少了功率损失并提升了瞬态响应。

IVR消除了所有独立组件，通过FinFET工艺实现百MHz级高频开关，将数十个分立元件集成至单颗IC，使PCB面积缩减并实现纳秒级瞬态响应，使芯片能够配置和编程，体积极小，可放置在系统的任何位置。IVR通过消除磁性元件和多层陶瓷电容器（MLCC）来实现这一目标。因此，整个封装体积会比典型电力输送系统中使用的电感器小3～5倍。

第二，ECAP硅电容（Silicon Capacitors）

Empower开发的硅电容ECAP是搭配IVR或者VPD使用的。硅电容的原理和MLCC一样，但硅电容的ESL只有MLCC的百分之一甚至更低，特别适合高频滤波，能优化PDN的高频阻抗，让芯片电源更稳定、更干净。硅电容的介电材料不同于MLCC，容值更稳定，不受电压、温度影响。

ECAP采用半导体光刻技术制造，以pH级等效电感和零偏置衰减特性，在百MHz频段提供纯净滤波保障。它们采用超低等效串联电感（ESL）和等效串联电阻（ESR），可提供高达10GHz的宽带性能。高电容密度和超薄型材使得芯片侧、陆地侧或嵌入式基板集成为单域或多域配置。这些电容器提供卓越的稳定性和可靠性，无直流、交流、老化或温度降级，支持在所有工作条件下的稳定性能。它们既有标准作品集，也有完全定制的设计。

第三，VPD垂直供电（Vertical Power Delivery）

横向供电（LPD）技术成熟、久经考验，但受制于基础物理定律，随着处理器工作电流不断攀升，供电网络（PDN）内的电阻和电感效应所引发的功率损耗开始加剧。垂直供电架构（VPD）通过穿透PCB层垂直向上输送电力，直接给上方的处理器供电，从而有效缩短了从VRM到SoC的电力传输距离，从而获得更低的电阻损耗、更好的瞬态响应、更好的信号完整性、释放主板正面空间、增强扩展性。

Empower的垂直供电技术Crescendo通过将高密度调节器直接移置在负载下方，实现了快速瞬态响应、精确的电压控制和卓越的电力完整性。其可扩展、数字化可配置的架构减少了损耗，最大化了功率密度，并消除了对笨重外部元件或解耦电容组的需求。Crescendo 专为要求高的 xPU 和加速器平台设计，实现了更高的每瓦性能，同时简化了系统设计，支持下一代计算的快速演进。

第四，FINFAST技术

FinFast是Empower的突破性电力技术平台，基于五大基础支柱：创新电力架构、基于FinFET的功率设计、先进的功率封装、先进磁性和硅电容器。这些技术共同实现了超高功率密度、卓越效率和行业领先的动态性能。FinFast专为人工智能、数据中心、网络和芯片组系统设计，使产品能够重新定义现代电力传输的可能性。

ADI收购，有何深意

根据“三代半食堂”分析，ADI在48V/800V机柜和板级电源上布局完善，但从芯片外部到die正下方的一毫米仍是空白，Empower的IVR+ECAP正好补齐，同时垂直供电Crescendo平台可实现3000A+电流、瞬态响应快20倍。随着大模型、Agent、具身智能快速发展，AI加速卡和整机功耗已快速攀升，单机/单板供电压力已步入千瓦级，时间紧任务重，已经没时间从零开始研发。15亿美元买一张“封装内”入场券，对市值近两千亿的模拟巨头来说非常划算。

根据复盘，过去18个月，ADI在AI数据中心领域步步为营：2024年4月，确立µModule为数据中心主力产品线，解决了板级集成；2025年8月，加入NVIDIA 800V生态，数据中心电源业务同比增长50%；2025年APEC，推出SiC智能开关，布局800V一次侧（PFC/LLC）；2026年2月，定调“物理智能”战略；2026年3月4日，研究出Notch CL（NCL）结构的新型耦合电感，预告垂直供电（VPD）；2026年3月27日，发布800V白皮书，判断800V HVDC是终局；2026年5月19日，以15亿美元收购Empower，补上封装内最后一毫米。

当前，全球能拿出可量产IVR平台的屈指可数，垂直供电（VPD）也是与封装内集成是行业公认的未来，可以说，Empower被收购几乎是必然的。

AI数据中心电源的发展趋势

更高集成度、垂直供电是AI电源的发展方向。英飞凌曾经分享过，未来AI电源将分为三个阶段：

第一阶段是离散/横向供电（Discrete/Lateral），功率级、电感、电容直接布置在处理器（GPU）旁边，成本最低，生态与质量体系成熟。不过，GPU电流超850~1000A时，损耗会超过100W，PDN总电阻约为90~140μΩ。

第二阶段是背面垂直供电（BVM），采用垂直布局，顾名思义，供电模块采用垂直穿透布局，从基板/主板背面垂直对接处理器，缩短传输路径。通过消除多个小型模块间的间距，移除处理器下方的电源/控制信号布线，提升功率密度，简化主板设计，大幅降低PDN总电阻至10~15μΩ（比横向低89%）。

第三阶段是基板集成电压调节器供电（SIVR），将电压调节器直接集成在基板上，垂直传输路径进一步精简，是损耗控制的最优解。能够额外减少10~15%的基板PDN损耗，PDN总电阻达到7~10μΩ（比横向低93%）。

这么来看，IVR是VPD电源的进一步优化方案，而VPD技术则是迈向第三阶段的入场券。

IVR，其他厂商的进展

当下，IVR有三种方案：一是主板PCB背面安装IVR，类似于“标准”垂直电源传输，工艺相对简单，但是PDN最大；二是xPU die附近安装，对于功耗较低的系统，将芯片封装在xPU侧面的package内，安装比焊盘侧更容易；三是基板嵌入IVR，降低IVR的厚度，薄到可以直接嵌入到xPU die正下方的基板内,PDN小承载电流大。

在IVR领域，Empower并非孤军奋战，Ferric和Intel有推出过IVR方案，英飞凌也在密切关注这项技术。

美国制造商Ferric也是Marvell的合作者之一，其IVR 可用于“基板嵌入”配置，1.2-2V输入，0.25-1.5V输出，频率60-100MHz，厚度0.55-1mm，电流密度可到4.5A/mm*mm。

此前采访中，Ferric表示：“在英特尔和美国政府的资助下，我们正在开发一些实现IVR的关键底层技术。我们当时正在研发可以与半导体集成的薄膜铁磁材料，以实现整个电源转换器系统的微型化，从而实现高密度的IVR，从而解决这一瓶颈——这正是我们目前的进展。”

Intel在几年前推过FIVR技术，英特尔的FIVR是把IVR直接集成到CPU内部，采用后系统设计大幅简化，电源方案变得极其简单。Intel在第四代CPU上用了IVR技术，IVR直接集成到CPU内，采用空气电感(ACI)，不过后续的设计中也采用磁性电感（CoaxMIL）。1.8V输入，1V输出的效率最大能到90%，环路带宽可以做到60MHz。但后来英特尔暂缓了这项技术，具体原因未知，散热可能是其中之一。

英飞凌在很久以前就已经关注到了基板电压调节器（SVR/SIVR）这项技术，正在研究多个概念以实现标准化，英飞凌还提出了混合控制的概念。

硅电容，HPC的工业大米

SiCap（硅电容）从诞生之初就有个使命——替代HPC中的MLCC，所以也被人称HPC的工业大米。硅电容是基于半导体工艺的高密度电容技术，利用硅基材料与3D沟槽、堆栈等微观结构，实现高电容密度、低ESR和低ESL，适用于HPC、AI芯片和射频场景。相比MLCC，SiCap采用MOS或DRAM堆栈工艺，将电容集成到硅晶圆中，厚度更薄（通常<100μm），密度更高（可达1.3～2.5 μF/mm²）。

受益于AI、数据中心和5G需求爆发，SiCap市场持续扩张。2025年上半年，S-SiCap营收增长210%，部分来自CoWoS-S AI芯片订单。全球硅电容市场2025年估值约2–2.25亿美元，预计2030年达2.5～3亿美元，CAGR约4.8～5%。高密度版本（如3D SiCap）增长更快：2024年约2.02亿美元，预计2031年达4.07亿美元；整体高密度市场2024年为11亿美元，2033年预计达25亿美元。

村田是硅电容的主要参与者之一。村田高密度硅电容器采用半导体MOS工艺开发，并使用3D结构来大幅增加电极表面，因此在给定的占位面积内增加了静电容量。村田的硅技术以嵌入非结晶基板的单片结构为基础（单层MIM和多层MIM—MIM是指金属 / 绝缘体 / 金属）。

村田的硅电容器与半导体MOS工艺源自相同的DNA，具有以经过验证的一致性数据建立的全模块默认模型，因此提供了可预测、极为可靠的性能。相较于其他电容器技术，村田的硅电容器技术在可靠性方面提高了10倍，这主要得益于在高温固化过程中生成的氧化物。此外，全部的电气测试都在生产步骤结束时完成，这就避免了早期故障。

村田采用一种名为“Tripod Pillar”的“四足形（Tetrapod）”特殊结构来增加表面积，并提升硅电容的静电容量。此外，利用新研发的Nanoporous（纳米多孔）结构，还可使容量提升至以往的五倍，由于硅电容还可以进一步实现小型化、薄型化，与IVR技术形成系统级方案，其EC2006P型号可在4mm x 4mm的封装内提供36.8μF的电容。

三星电机也是硅电容的主要参与者，5月20日，三星电机宣布，其与一家全球大型企业签订了一份为期2 年总价约 1.5 万亿韩元的硅电容供应合同。三星电机计划将供货范围从AI服务器扩展至自动驾驶、移动终端及高性能计算（HPC）等多元场景。

Rohm（罗姆）也在做硅电容，其第一代产品BTD1RVFL作为表面贴装型量产产品，实现了0402（0.4mm×0.2mm）业界超小尺寸。与0603尺寸（0.6mm×0.3mm）的普通产品相比，安装面积可减少约55%。在外观制作上，采用了ROHM自有的微细化技术“RASMID™”，该技术可实现1μm级的加工。内置TVS二极管，具有优异的ESD耐受能力。通过提高封装的尺寸精度，还成功地将背面电极的边缘（即与电路板的接触面）设计得更靠近器件的外周部位。

国内也在关注硅电容，爱普科技的S-SiCap Gen4已实现3.8 μF/mm²的电容密度，率先导入嵌入式基板封装，预计2026年起逐步量产；朗矽科技、森丸电子等初创企业也快速崛起，其3D硅电容产品容值密度达1.5 μF/mm²，成功打破国外垄断，广泛应用于AI算力芯片、高速光模块等市场。

VPD，不断推进

今年CES上，英伟达确定Rubin会用VPD方案。根据英伟达的说法，Rubin架构将搭载更宽、更多的HBM4显存，HBM因为已经占据了GPU封装周围所有空间，物理位置已经没有给横向供电（LPD），因此VPD是确定性方案。无独有偶，英特尔、谷歌也都已开始尝试VPD方案。甚至，华为也在关注这项技术，华为有一项关于“芯片垂直供电系统”的发明专利申请，该专利旨在提供一种为芯片供电的电压调节模块（VRM）设计方案。

可见，VPD将会是现代处理器最关键的技术之一。除了Empower，英飞凌（Infineon）、芯源（MPS）、Vicor、TDK等厂商也在AI数据中心电源也取得了很大进展。

去年3月，Infineon（英飞凌）推出OptiMOS TDM2454xx四相功率模块，实现了真正的垂直供电（VPD），并提供行业领先的2安培/平方毫米电流密度。此模块延续了英飞凌2024年推出的OptiMOS TDM2254xD和TDM2354xD双相功率模块，继续为加速计算平台提供卓越的功率密度。

英飞凌表示，在传统水平供电系统中，电流需要流经半导体晶圆表面，这导致了电阻增加并产生了明显的功率损耗。垂直供电通过缩短电流传输路径，减少电阻损耗，从而提升系统效率。

通过采用英飞凌强大的OptiMOS 6沟槽式技术功率组件和嵌入式芯片封装，OptiMOSTDM2454xx模块可以提供优异的电气和散热性能，同时运用创新的超薄电感设计技术，不断提高VPD系统性能和质量的极限。此外，OptiMOS TDM2454xx的结构设计有利于模块化拼接，且能改善电流传导，进而提升电气、散热和机械性能。该模块在四相电源中最高支持280A电流，并在仅10x9 mm²的小型封装内整合了嵌入式电容层，结合英飞凌的XDP控制器，可实现稳定耐用的高电流密度功率解决方案。

MPS（Monolithic Power Systems）在VPD布局也很积极，有报道称MPS在H100 GPU供电方案中有相当一部分应用。不过，MPS的VPD方案名字不太一样，叫“Z轴供电”（ZPD）。Z轴供电将稳压器放置在PCB底部、处理器的下方。这种方法可以显著降PDN损耗（超过10倍）。

去年，MPS针对AI服务器需求，推出新一代超高功率密度AI电源方案，其核心产品MPC24380采用Z轴供电架构，集成输出电容，搭配DrMOS顶置设计优化散热，具有四路260A高输出电流以及2A/mm2超高功率密度等亮眼优势；同时也推出了不同规格的MPC22158，超小体积实现两路130A输出电流，以高效率高集成度等多重优势助力AI芯片供电，破解能源与散热困局。

Vicor在VPD的布局很早，也是英伟达确认的合作伙伴之一，在CES英伟达公布Rubin采用VPD架构后，Vicor成为了最大受益者，股市也相当活跃。有报道指出，48V AI系统应用中，Vicor曾一度占据高达85%市场份额，合作伙伴包括英伟达、谷歌、英特尔、AMD、Cerebras、Tesla等。

Vicor的VPD解决方案是一个由三层组成的集成模块：下层是一个Gearbox，中间层是VTM电流倍增器阵列，上层是PRM稳压器，这样的三层组成了一个完整的VPD解决方案，Vicor称之为DCM。

Gearbox执行两个功能：一是包含高频去耦电容，二是把来自VTM的电流重新分配形成与上面的处理器镜像一致的模式。VTM阵列的大小取决于处理器输入电流要求，PRM的大小取决于总的功率需求。如果GPU或ASIC需要多个电源轨，则VTM层和PRM层可以分别使用独立的PRM和VTM来实现，其大小可以满足每个特定轨的电流和电压要求。

Vicor VPD方案通过将MCM/GCM电流倍增器直接置于处理器下方，把PDN电阻进一步降至5~7 µΩ，最大化发挥AI处理器的算力与能效。根据Vicor的垂直电源传输方式可将PDN损耗降低95%。

TDK也在布局VPD。其推出的的μPOL直流变换器采用芯片嵌入技术SESUB，以实现最佳紧凑尺寸，非常适合这些应用的1A至200A垂直电源。

TDK的FS1525集成了功率电感，以平滑μPOL将功率推入负载时产生的电流纹波。这种集成通过减少寄生效应，实现了更小的形态和更高的效率。通过将所有元件压缩到一个小型电源模块中，DC-DC可提供每立方厘米127安培的功率密度。

该模块实现了一种更先进的调制方式，称为自适应时间调制（AOT），实现超快瞬态响应，并实现内部环路补偿。基于锁相环（PLL），该调制方案在15安培和25安培下分别实现了91%和89%的效率。此外，I2C和PMBus为工程师提供了额外的遥测选项。

写在最后

处理器和数据中心架构正在发生变化，以满足运行 AI 和大型语言模型 (LLM) 的服务器的更高电压需求。曾经，服务器运行时耗电量只有几百瓦。但在过去几十年里，由于需要处理的数据量大幅增加，以及用户要求更快处理数据，情况发生了巨大变化。NVIDIA 的Grace Blackwell芯片消耗 5 到 6 千瓦，这大约是过去服务器总功耗的 10 倍。

当AI服务器发生变化，当单板功耗迈入千瓦级，谁能更高效地把电源挤进空间匮乏的板子上，给更至关重要的算力芯片让出更多空间，谁才能取胜。IVR、硅电容、VDP这些技术，无疑是实现这种突破的关键。ADI的收购，无疑证实了，当下AI电源亟待需要升级改变，相信这些技术在近几年会得到快速发展。