重新构想AI电源：塑造AI加速的未来（第三部分）

作者：ADI公司

现在来探讨下一波浪潮——垂直供电。这背后离不开ADI公司不懈的创新。

持续关注本系列的读者一定清楚当下的挑战：AI需要在更小的空间内，获得更充足的电力、更高频的供电，且绝不允许出现任何差错。多相PoL改良技术已经取得了长足进步，但倘若连这些创新技术也无法跟上新一代超高密度AI xPU的发展步伐，我们该如何应对？

垂直供电的兴起：AI PCB的新范式

传统供电采用横向布局，稳压器位于侧面，需要跨越宝贵的PCB空间将电流输送至负载。然而，当650A连续电流和1000A以上峰值电流成为标准需求时，即便很短的线路所产生的电阻也不可忽略，这已成为阻碍技术落地的关键障碍。

垂直供电（有时也称为背面供电）彻底改变了游戏规则。它不再让电流蜿蜒穿越数厘米的PCB，而是将整个VRM（包括控制器、功率级、电感、电容）安装在PCB背面，直接位于xPU正下方。垂直供电的工作原理如下：电力通过专用过孔垂直流动，从PoL VRM直接抵达xPU的电源引脚，从而将走线长度、阻抗和压降几乎降至零。


图1：垂直供电模块架构（仅用于说明目的）

密度之外的其他优势：效率、散热和性能

垂直供电的优势远不止于在更小空间内集成更多元器件：
•        更低的I2R损耗：短而直的路径意味着电力到达xPU时，损耗的能量和产生的热量更少，效率和可靠性均得到提升。
•        更快速的瞬态响应：得益于更少的互连和更紧密的物理集成，电压轨能在AI剧烈的负载波动冲击下瞬间恢复。
•        更轻松的散热管理：高频去耦电容可直接布置在xPU的正下方，热量则通过顶部散热封装直接从设备排出。
•        由此一来，就能在极小的空间内提供超大功率，精准契合AI变革发展的需求。

ADI如何将垂直供电变为现实？背后的重要意义何在？

三大核心技术协同发力，充分释放垂直供电的潜力：
1.        高集成度倒装芯片封装：MAX16602和MAX20790的均能大幅减少寄生电感和优化热传递，对于背面VRM的实现至关重要。
2.        专利耦合电感技术：ADI的耦合电感(CL)在垂直封装中实现了超高效率和超小尺寸，同时满足当前AI板卡对供电电流与瞬态响应的双重需求。
3.        高级控制和监测：仅有硬件还不够。数字遥测、自主切相和快速故障恢复机制，共同确保未来系统的安全性、可预测性及面向未来的适应能力。

展望未来：AI加速器电源的下一步发展

随着AI架构和应用持续以火箭般的速度演进，ADI已在构思下一步。更高密度的VRM即将面世，电流能力将从650A连续电流扩展到超过1000A，前沿数据中心已出现此类超级加速卡。新一代智能、可重构的控制技术正在设计中，涵盖软件定义调节、实时遥测和用于自愈电源网络的AI在环控制。生态系统层面的合作将带来三大价值：免费的耦合电感IP授权、与领先磁元件厂商的深度合作，以及客户定制的遥测与分析应用编程接口（API）。

无论AI发展到什么程度，ADI都将相伴左右：凭借尺寸更小、散热更佳、更可靠的平台，确保供电安全、迅捷而精准。

结语：聚力当下，赋能未来智能发展

随着医疗、气候、安全等领域的新兴应用不断涌现，AI对社会和全球的影响必将日益加深。是走向突破，还是陷入崩溃，关键取决于支撑AI运作的系统，而这一切都离不开供电。

ADI傲立于技术前沿，以出色的性能、效率和创新赋能各层级发展。无论您是在打造下一代AI超级加速卡、扩展云平台规模，还是激励学子攻克世界级难题，我们都能鼎力相助。

更多相关信息，请参阅技术文章《瞬变对AI加速卡供电的影响》

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