Stock LLM Wiki

多相位供電

更新 2026-06-20

定義

多相位供電(Multi-phase Power / Multi-phase VR,俗稱 VR / VRM 電壓調節模組)是把一顆降壓 DC/DC 拆成 N 個並聯的功率相(phase)、由一顆多相控制器錯相(interleaving)驅動的板上供電架構。每一相是一組 DrMOS(driver + 上 / 下橋 MOSFET)+ 電感,N 相並聯把 12V / 48V 降到 GPU / CPU 核心所需的 sub-1V、數百至上千安培

當單一相扛不住這麼大的電流、也無法在負載瞬變時快速反應,就用「多相」分攤。AI 加速器(Hopper → Blackwell → GB300 → Rubin)核心電流逐代上升到千安培級,板上 VR 相數從十幾相一路爆量到 60 相以上,是 AI 伺服器板上電源最大的量增來源。

分工釐清:技術_DrMOS 是「功率級元件」(一相裡的開關級);本頁是「系統架構」(N 相 + 控制器 + 電感 + 電容如何組成完整供電)。控制大腦(PWM / VR controller)屬 技術_PMIC 的控制器類。三者關係見 技術_PMIC

圖解

flowchart LR
    PSU["12V / 48V<br/>Server PSU"] --> CTRL["多相控制器<br/>PWM / VR Controller(屬 PMIC)"]
    CTRL -->|PWM 錯相 ×N| D1[DrMOS 相1]
    CTRL -->|PWM 錯相 ×N| D2[DrMOS 相2]
    CTRL -->|PWM 錯相 ×N| D3[DrMOS ...]
    CTRL -->|PWM 錯相 ×N| Dn["DrMOS 相N<br/>N 可達 60+"]
    PSU --> D1 & D2 & D3 & Dn
    D1 --> L1[電感]
    D2 --> L2[電感]
    D3 --> L3[電感]
    Dn --> Ln[電感]
    L1 & L2 & L3 & Ln --> CAP["去耦電容<br/>聚合物鋁 / MLCC / 鉭質"]
    CAP --> CORE["GPU / CPU / ASIC Vcore<br/>~0.6–1V,>1000A"]
    CORE -. 電壓/電流/溫度回授 .-> CTRL

圖說:多相位 VR = 1 顆控制器 + N 顆 DrMOS + N 顆電感並聯,錯相驅動把 12V/48V 降到 sub-1V 千安培核心;回授迴路做電流平衡與瞬態調節。

為什麼要多相

動機 說明
電流分擔 單顆 DrMOS / 電感扛不了上千安培,N 相均分電流、降低每相熱應力與導通損耗
漣波對消 各相相位錯開(interleaving),等效輸出漣波頻率 ×N、振幅下降,可少用輸出電容
瞬態響應 相數越多、開關頻率越高,回應 GPU 突發負載(load step)越快、電壓下陷(droop)越小
散熱分散 熱源分布在多顆 DrMOS,配合背面散熱承受更高功率密度

組成與技術原理

元件 角色 對應頁
多相控制器(PWM / VR controller) 偵測輸出、決定各相 duty 與相位、電流平衡(current balancing)、保護與 telemetry 技術_PMIC
N 顆 DrMOS(功率級) 每相的上 / 下橋開關 + driver 技術_DrMOS
N 顆電感 儲能濾波;耦合電感改善瞬態 技術_TLVR電感 / 分立電感
去耦電容 抑制瞬態壓降、降低輸出漣波 技術_聚合物鋁電容技術_MLCC技術_鉭質電容
回授 / telemetry 電壓 / 電流 / 溫度回授給控制器

核心兩個機制:interleaving(錯相) 讓 N 相在時間上均勻錯開,等效提高頻率、對消漣波;current balancing(均流) 讓每相電流平均,避免單相過熱或失衡。

AI 應用與相數演進

平台 板上 VR 趨勢
Hopper(H100/H200) 多相 VR 導入,相數十幾相起
Blackwell(B200/GB200) 核心電流上升,相數與 DrMOS 用量增加
GB300 / Blackwell Ultra 相數續增;電源 BOM 顯著放大
Rubin / VR200(Kyber) 核心電流千安培級、單卡相數 60+,DrMOS 朝 90A+/相

量價佐證:MS VR200 電源 BOM 顯示 power supply GB300 $57,600 → VR200 $76,000(+32%);VR NVL72 整機 380kW+ → Rubin Ultra(Kyber,2H27)600kW。詳見 供應鏈_AI伺服器板上電源

關鍵參數 / 判斷指標

指標 意義 觀察重點
相數 N 可支援的總電流與瞬態能力 AI GPU 單卡 60+ 相
每相電流(A/phase) 單相 DrMOS 連續電流 50/60/70A 主流 → 90A+
開關頻率 影響瞬態與電感體積 AI VR 朝 1–2MHz
瞬態響應(load step) 負載陡升時電壓維持 與相數、頻率、輸出電容搭配
效率曲線 滿載 / 輕載效率 影響整機 PUE 與散熱
telemetry / 均流精度 多相一致性與保護 高相數下尤其關鍵

技術瓶頸 / 風險

  • 電感配套:高頻 + 高電流推升對 技術_TLVR電感 與分立電感的需求,電感供給可能成瓶頸。
  • 相數爆量 BOM:單卡 DrMOS / 電感 / 電容用量倍增,PCB 佈線、寄生電感與供給都被拉緊。
  • PCB / 寄生:高電流下佈線寄生與壓降成設計難點,推動 技術_嵌入式基板技術_VPD 把元件移近核心。
  • 架構翻新技術_VPD(垂直供電)、48V 直入核心、800V HVDC 可能重塑相數、位置與 DrMOS 用量結構——是這條線最大變數。

架構演進

flowchart LR
    A["12V → 板側多相 VR<br/>(現役主流)"] --> B["48V → 核心<br/>降轉換段、降電流"]
    B --> C["Vertical Power Delivery<br/>VR 移到核心正下方/背面"]
    C --> D["800V HVDC + 近晶片供電<br/>(長期)"]

供電持續往「更高輸入電壓、更近核心」演進;多相 VR 不會消失,但相數、擺位與每相規格會隨 技術_VPD / 48V / 800V 改變。

VRM 電壓調節模組(板上電源最後一哩)

VRM(Voltage Regulator Module,電壓調節模組)是整個電力轉換鏈的最後一段降壓模組,將輸入電壓(12V / 48V)精準轉換成 GPU、HBM、SerDes 各部件所需之工作電壓。GPU 核心電壓通常極低(<1V),但需要極大的電流;而晶片耗電隨 workload 劇烈變化,VRM 必須能在極短時間內回應負載變化,避免電壓跌破安全下限——電壓低於下限時,電晶體切換速度減慢,可能造成運算錯誤、降頻、重啟或系統當機。

組成元件

一個 VRM 由四大部分組成:

元件 角色
SPS / DrMOS(功率級) 上下橋開關,執行降壓轉換;詳見 技術_DrMOS
電感(Power Inductor) 儲能濾波,平滑電流漣波
電容(MLCC / 聚合物電容 POSCAP) 去耦、抑制瞬態電壓降、穩定輸出
PWM 控制器(多相控制器) 透過 PWM 數位訊號控制類比電壓;並聯多相位均分電流與熱量

VRM BOM 成本結構

報告_電源供應與管理產業_20260703_021

圖說:主機板 VRM 區域實物照,標注 MOSFETs(Power Transistors)、Capacitors(Filter & Stabilize)、Chokes(Inductors)在 CPU Socket 旁的位置分布。

報告_電源供應與管理產業_20260703_022

圖說:VRM BOM 成本拆解水平長條圖—— SPS/DrMOS 40%、Power Inductor 20%、MLCC/POSCAP 20%、PWM 8%、PCB/Copper/Thermal 7%、others 5%。

元件 BOM 佔比 投資觀察
SPS / DrMOS 40% 最大成本項;AI 升級直接拉動 DrMOS ASP 與用量
Power Inductor 20% 相數增加 × 電感數量,受惠 TLVR / 分立電感供應商
MLCC / POSCAP 電容 20% 高電流去耦需求大;MLCC 日系主導,POSCAP 來自被動元件廠
PWM 控制器 8% MPS 主導 AI VR 多代參考設計
PCB / 銅 / 散熱 7% 高電流佈線、銅排與背面散熱材料
Others 5%

來源:電源產業簡報(2026-07-03)報告_電源供應與管理產業_20260703

關鍵廠商

環節 廠商 地位
控制器 + DrMOS MPS.US(monolithic_power_systems) AI VR 領導者,多代 NVIDIA 參考設計指定
多相位 DCDC Infineon(未) 高階、高可靠、高毛利;面臨 AI 國產化長期競爭
DrMOS / 多相位 6415_矽力-KY(市) 國產領先群;資料中心占比衝 30%+
DrMOS / 多相位 DCDC 杰華特(688141.SH)、晶丰明源(688368.SH) 國產追趕,已切入多代 NVIDIA 參考設計 / 車規
DrMOS / SPS 驗證中 7712_博盛半導體(櫃) SGT MOSFET 已切入;DrMOS / SPS 送樣驗證中
傳統大廠 TI、Renesas 伺服器與工業電源主力

相關技術

供應鏈

供應鏈_AI伺服器板上電源

來源

相關頁面