這兩天，有個大新聞刷爆了朋友圈：ADI與Empower Semiconductor宣布，雙方已達成最終協議，ADI將以15億美元全現金交易收購Empower。
馬斯克說過，在數據密集時代，不斷增大的功率需求對電源設計提出了空前的挑戰。（Anyway, they're running out of transformers to run transformers.）
從2025年9月Empower完成D輪超1.4億美元融資，到被ADI收購，僅隔8個月，這清楚地提醒我們，功率半導體如今已經變得與GPU和HBM同樣重要。
那么，ADI瞄準了哪些技術，現在電源廠商在AI數據中心都有哪些進展？今天EEWorld就這些問題進行盤點。
Empower，什么來頭
可能大家對Empower并不熟悉，這是一家被谷歌投資過的電源芯片公司。該公司由三位模擬設計資深人士于2014年共同創立，他們將集成電壓調節器（IVR）視為數據中心的“低垂的果實”，該芯片通過消除或集成離散組件，緩解多年在功率密度與能效之間的平衡。
這家公司的方案備受Marvell青睞。去年6月，Empower Semiconductor宣布與Marvell 展開深度合作，聯合研發集成式電壓調節器（IVR）及垂直供電（VPD）架構，核心目標是將傳統板級電壓調節設計，升級為硅基集成或近芯片供電解決方案，以此應對千瓦級芯片時代下的各類供電難題。
這家公司有四個技術非常值得關注：
第一，IVR電壓調節器
在數據密集時代，IVR被視為數據中心的未來，其核心價值在于：一是解決了AI時代路徑損耗大、瞬態響應受阻兩大難題；二是憑借高頻特性實現高電源集成度，單芯片封裝內集成了電源所有功能模塊，即貼即用，電源設計更簡單，而且尺寸極小。
Empower的專利IVR技術，是實現Chiplet（小芯片）和系統電源的關鍵技術。傳統PMIC中，多個分立元件有著速度慢、成本高且體積龐大的問題，當前數據中心已經接近了能耗極限，IVR就是為取代分立且笨重的PMIC而生，同時顯著減少了功率損失并提升了瞬態響應。
IVR消除了所有獨立組件，通過FinFET工藝實現百MHz級高頻開關，將數十個分立元件集成至單顆IC，使PCB面積縮減并實現納秒級瞬態響應，使芯片能夠配置和編程，體積極小，可放置在系統的任何位置。IVR通過消除磁性元件和多層陶瓷電容器（MLCC）來實現這一目標。因此，整個封裝體積會比典型電力輸送系統中使用的電感器小3～5倍。
第二，ECAP硅電容（Silicon Capacitors）
Empower開發的硅電容ECAP是搭配IVR或者VPD使用的。硅電容的原理和MLCC一樣，但硅電容的ESL只有MLCC的百分之一甚至更低，特別適合高頻濾波，能優化PDN的高頻阻抗，讓芯片電源更穩定、更干凈。硅電容的介電材料不同于MLCC，容值更穩定，不受電壓、溫度影響。
ECAP采用半導體光刻技術制造，以pH級等效電感和零偏置衰減特性，在百MHz頻段提供純凈濾波保障。 它們采用超低等效串聯電感（ESL）和等效串聯電阻（ESR），可提供高達10GHz的寬帶性能。高電容密度和超薄型材使得芯片側、陸地側或嵌入式基板集成為單域或多域配置。這些電容器提供卓越的穩定性和可靠性，無直流、交流、老化或溫度降級，支持在所有工作條件下的穩定性能。它們既有標準作品集，也有完全定制的設計。
第三，VPD垂直供電（Vertical Power Delivery）
橫向供電（LPD）技術成熟、久經考驗，但受制于基礎物理定律，隨著處理器工作電流不斷攀升，供電網絡（PDN）內的電阻和電感效應所引發的功率損耗開始加劇。垂直供電架構（VPD）通過穿透PCB層垂直向上輸送電力，直接給上方的處理器供電，從而有效縮短了從VRM到SoC的電力傳輸距離，從而獲得更低的電阻損耗、更好的瞬態響應、更好的信號完整性、釋放主板正面空間、增強擴展性。
Empower的垂直供電技術Crescendo通過將高密度調節器直接移置在負載下方，實現了快速瞬態響應、精確的電壓控制和卓越的電力完整性。其可擴展、數字化可配置的架構減少了損耗，最大化了功率密度，并消除了對笨重外部元件或解耦電容組的需求。Crescendo 專為要求高的 xPU 和加速器平臺設計，實現了更高的每瓦性能，同時簡化了系統設計，支持下一代計算的快速演進。
第四，FINFAST技術
FinFast是Empower的突破性電力技術平臺，基于五大基礎支柱：創新電力架構、基于FinFET的功率設計、先進的功率封裝、先進磁性和硅電容器。這些技術共同實現了超高功率密度、卓越效率和行業領先的動態性能。FinFast專為人工智能、數據中心、網絡和芯片組系統設計，使產品能夠重新定義現代電力傳輸的可能性。
ADI收購，有何深意
根據“三代半食堂”分析，ADI在48V/800V機柜和板級電源上布局完善，但從芯片外部到die正下方的一毫米仍是空白，Empower的IVR+ECAP正好補齊，同時垂直供電Crescendo平臺可實現3000A+電流、瞬態響應快20倍。隨著大模型、Agent、具身智能快速發展，AI加速卡和整機功耗已快速攀升，單機/單板供電壓力已步入千瓦級，時間緊任務重，已經沒時間從零開始研發。15億美元買一張“封裝內”入場券，對市值近兩千億的模擬巨頭來說非常劃算。
根據復盤，過去18個月，ADI在AI數據中心領域步步為營：2024年4月，確立μModule為數據中心主力產品線，解決了板級集成；2025年8月，加入NVIDIA 800V生態，數據中心電源業務同比增長50%；2025年APEC，推出SiC智能開關，布局800V一次側（PFC/LLC）；2026年2月，定調“物理智能”戰略；2026年3月4日，研究出Notch CL（NCL）結構的新型耦合電感，預告垂直供電（VPD）；2026年3月27日，發布800V白皮書，判斷800V HVDC是終局；2026年5月19日，以15億美元收購Empower，補上封裝內最后一毫米。
當前，全球能拿出可量產IVR平臺的屈指可數，垂直供電（VPD）也是與封裝內集成是行業公認的未來，可以說，Empower被收購幾乎是必然的。
AI數據中心電源的發展趨勢
更高集成度、垂直供電是AI電源的發展方向。英飛凌曾經分享過，未來AI電源將分為三個階段：
第一階段是離散/橫向供電（Discrete/Lateral），功率級、電感、電容直接布置在處理器（GPU）旁邊，成本最低，生態與質量體系成熟。不過，GPU電流超850~1000A時，損耗會超過100W，PDN總電阻約為90~140μΩ。
第二階段是背面垂直供電（BVM），采用垂直布局，顧名思義，供電模塊采用垂直穿透布局，從基板/主板背面垂直對接處理器，縮短傳輸路徑。通過消除多個小型模塊間的間距，移除處理器下方的電源/控制信號布線，提升功率密度，簡化主板設計，大幅降低PDN總電阻至10~15μΩ（比橫向低89%）。
第三階段是基板集成電壓調節器供電（SIVR），將電壓調節器直接集成在基板上，垂直傳輸路徑進一步精簡，是損耗控制的最優解。能夠額外減少10~15%的基板PDN損耗，PDN總電阻達到7~10μΩ（比橫向低93%）。
這么來看，IVR是VPD電源的進一步優化方案，而VPD技術則是邁向第三階段的入場券。
IVR，其他廠商的進展
當下，IVR有三種方案：一是主板PCB背面安裝IVR，類似于“標準”垂直電源傳輸，工藝相對簡單，但是PDN最大；二是xPU die附近安裝，對于功耗較低的系統，將芯片封裝在xPU側面的package內，安裝比焊盤側更容易；三是基板嵌入IVR，降低IVR的厚度，薄到可以直接嵌入到xPU die正下方的基板內,PDN小承載電流大。
在IVR領域，Empower并非孤軍奮戰，Ferric和Intel有推出過IVR方案，英飛凌也在密切關注這項技術。
美國制造商Ferric也是Marvell的合作者之一，其IVR 可用于“基板嵌入”配置，1.2-2V輸入，0.25-1.5V輸出，頻率60-100MHz，厚度0.55-1mm，電流密度可到4.5A/mm*mm。
此前采訪中，Ferric表示：“在英特爾和美國政府的資助下，我們正在開發一些實現IVR的關鍵底層技術。我們當時正在研發可以與半導體集成的薄膜鐵磁材料，以實現整個電源轉換器系統的微型化，從而實現高密度的IVR，從而解決這一瓶頸——這正是我們目前的進展?！?/span>
Intel在幾年前推過FIVR技術，英特爾的FIVR是把IVR直接集成到CPU內部，采用后系統設計大幅簡化，電源方案變得極其簡單。Intel在第四代CPU上用了IVR技術，IVR直接集成到CPU內，采用空氣電感(ACI)，不過后續的設計中也采用磁性電感（CoaxMIL）。1.8V輸入，1V輸出的效率最大能到90%，環路帶寬可以做到60MHz。但后來英特爾暫緩了這項技術，具體原因未知，散熱可能是其中之一。
英飛凌在很久以前就已經關注到了基板電壓調節器（SVR/SIVR）這項技術，正在研究多個概念以實現標準化，英飛凌還提出了混合控制的概念。
硅電容，HPC的工業大米
SiCap（硅電容）從誕生之初就有個使命——替代HPC中的MLCC，所以也被人稱HPC的工業大米。硅電容是基于半導體工藝的高密度電容技術，利用硅基材料與3D溝槽、堆棧等微觀結構，實現高電容密度、低ESR和低ESL，適用于HPC、AI芯片和射頻場景。相比MLCC，SiCap采用MOS或DRAM堆棧工藝，將電容集成到硅晶圓中，厚度更?。ㄍǔ?/span><100μm），密度更高（可達1.3～2.5 μF/mm2）。
受益于AI、數據中心和5G需求爆發，SiCap市場持續擴張。2025年上半年，S-SiCap營收增長210%，部分來自CoWoS-S AI芯片訂單。全球硅電容市場2025年估值約2–2.25億美元，預計2030年達2.5～3億美元，CAGR約4.8～5%。高密度版本（如3D SiCap）增長更快：2024年約2.02億美元，預計2031年達4.07億美元；整體高密度市場2024年為11億美元，2033年預計達25億美元。
村田是硅電容的主要參與者之一。村田高密度硅電容器采用半導體MOS工藝開發，并使用3D結構來大幅增加電極表面，因此在給定的占位面積內增加了靜電容量。村田的硅技術以嵌入非結晶基板的單片結構為基礎（單層MIM和多層MIM—MIM是指金屬 / 絕緣體 / 金屬）。
村田的硅電容器與半導體MOS工藝源自相同的DNA，具有以經過驗證的一致性數據建立的全模塊默認模型，因此提供了可預測、極為可靠的性能。相較于其他電容器技術，村田的硅電容器技術在可靠性方面提高了10倍，這主要得益于在高溫固化過程中生成的氧化物。此外，全部的電氣測試都在生產步驟結束時完成，這就避免了早期故障。
村田采用一種名為“Tripod Pillar”的“四足形（Tetrapod）”特殊結構來增加表面積，并提升硅電容的靜電容量。此外，利用新研發的Nanoporous（納米多孔）結構，還可使容量提升至以往的五倍，由于硅電容還可以進一步實現小型化、薄型化，與IVR技術形成系統級方案，其EC2006P型號可在4mm x 4mm的封裝內提供36.8μF的電容。
三星電機也是硅電容的主要參與者，5月20日，三星電機宣布，其與一家全球大型企業簽訂了一份為期2 年總價約 1.5 萬億韓元的硅電容供應合同。三星電機計劃將供貨范圍從AI服務器擴展至自動駕駛、移動終端及高性能計算（HPC）等多元場景。
Rohm（羅姆）也在做硅電容，其第一代產品BTD1RVFL作為表面貼裝型量產產品，實現了0402（0.4mm×0.2mm）業界超小尺寸。與0603尺寸（0.6mm×0.3mm）的普通產品相比，安裝面積可減少約55%。在外觀制作上，采用了ROHM自有的微細化技術“RASMID?”，該技術可實現1μm級的加工。內置TVS二極管，具有優異的ESD耐受能力。通過提高封裝的尺寸精度，還成功地將背面電極的邊緣（即與電路板的接觸面）設計得更靠近器件的外周部位。
國內也在關注硅電容，愛普科技的S-SiCap Gen4已實現3.8 μF/mm2的電容密度，率先導入嵌入式基板封裝，預計2026年起逐步量產；朗矽科技、森丸電子等初創企業也快速崛起，其3D硅電容產品容值密度達1.5 μF/mm2，成功打破國外壟斷，廣泛應用于AI算力芯片、高速光模塊等市場。
VPD，不斷推進
今年CES上，英偉達確定Rubin會用VPD方案。根據英偉達的說法，Rubin架構將搭載更寬、更多的HBM4顯存，HBM因為已經占據了GPU封裝周圍所有空間，物理位置已經沒有給橫向供電（LPD），因此VPD是確定性方案。無獨有偶，英特爾、谷歌也都已開始嘗試VPD方案。甚至，華為也在關注這項技術，華為有一項關于“芯片垂直供電系統”的發明專利申請，該專利旨在提供一種為芯片供電的電壓調節模塊（VRM）設計方案。
可見，VPD將會是現代處理器最關鍵的技術之一。除了Empower，英飛凌（Infineon）、芯源（MPS）、Vicor、TDK等廠商也在AI數據中心電源也取得了很大進展。
去年3月，Infineon（英飛凌）推出OptiMOS TDM2454xx四相功率模塊，實現了真正的垂直供電（VPD），并提供行業領先的2安培/平方毫米電流密度。此模塊延續了英飛凌2024年推出的OptiMOS TDM2254xD和TDM2354xD雙相功率模塊，繼續為加速計算平臺提供卓越的功率密度。
英飛凌表示，在傳統水平供電系統中，電流需要流經半導體晶圓表面，這導致了電阻增加并產生了明顯的功率損耗。垂直供電通過縮短電流傳輸路徑，減少電阻損耗，從而提升系統效率。
通過采用英飛凌強大的OptiMOS 6溝槽式技術功率組件和嵌入式芯片封裝，OptiMOSTDM2454xx模塊可以提供優異的電氣和散熱性能，同時運用創新的超薄電感設計技術，不斷提高VPD系統性能和質量的極限。此外，OptiMOS TDM2454xx的結構設計有利于模塊化拼接，且能改善電流傳導，進而提升電氣、散熱和機械性能。該模塊在四相電源中最高支持280A電流，并在僅10x9 mm2的小型封裝內整合了嵌入式電容層，結合英飛凌的XDP控制器，可實現穩定耐用的高電流密度功率解決方案。
MPS（Monolithic Power Systems）在VPD布局也很積極，有報道稱MPS在H100 GPU供電方案中有相當一部分應用。不過，MPS的VPD方案名字不太一樣，叫“Z軸供電”（ZPD）。Z軸供電將穩壓器放置在PCB底部、處理器的下方。這種方法可以顯著降PDN損耗（超過10倍）。
去年，MPS針對AI服務器需求，推出新一代超高功率密度AI電源方案，其核心產品MPC24380采用Z軸供電架構，集成輸出電容，搭配DrMOS頂置設計優化散熱，具有四路260A高輸出電流以及2A/mm2超高功率密度等亮眼優勢；同時也推出了不同規格的MPC22158，超小體積實現兩路130A輸出電流，以高效率高集成度等多重優勢助力AI芯片供電，破解能源與散熱困局。
Vicor在VPD的布局很早，也是英偉達確認的合作伙伴之一，在CES英偉達公布Rubin采用VPD架構后，Vicor成為了最大受益者，股市也相當活躍。有報道指出，48V AI系統應用中，Vicor曾一度占據高達85%市場份額，合作伙伴包括英偉達、谷歌、英特爾、AMD、Cerebras、Tesla等。
Vicor的VPD解決方案是一個由三層組成的集成模塊：下層是一個Gearbox，中間層是VTM電流倍增器陣列，上層是PRM穩壓器，這樣的三層組成了一個完整的VPD解決方案，Vicor稱之為DCM。
Gearbox執行兩個功能：一是包含高頻去耦電容，二是把來自VTM的電流重新分配形成與上面的處理器鏡像一致的模式。VTM陣列的大小取決于處理器輸入電流要求，PRM的大小取決于總的功率需求。如果GPU或ASIC需要多個電源軌，則VTM層和PRM層可以分別使用獨立的PRM和VTM來實現，其大小可以滿足每個特定軌的電流和電壓要求。
Vicor VPD方案通過將MCM/GCM電流倍增器直接置于處理器下方，把PDN電阻進一步降至5~7 μΩ，最大化發揮AI處理器的算力與能效。根據Vicor的垂直電源傳輸方式可將PDN損耗降低95%。
TDK也在布局VPD。其推出的的μPOL直流變換器采用芯片嵌入技術SESUB，以實現最佳緊湊尺寸，非常適合這些應用的1A至200A垂直電源。
TDK的FS1525集成了功率電感，以平滑μPOL將功率推入負載時產生的電流紋波。這種集成通過減少寄生效應，實現了更小的形態和更高的效率。通過將所有元件壓縮到一個小型電源模塊中，DC-DC可提供每立方厘米127安培的功率密度。
該模塊實現了一種更先進的調制方式，稱為自適應時間調制（AOT），實現超快瞬態響應，并實現內部環路補償?；阪i相環（PLL），該調制方案在15安培和25安培下分別實現了91%和89%的效率。此外，I2C和PMBus為工程師提供了額外的遙測選項。
寫在最后
處理器和數據中心架構正在發生變化，以滿足運行 AI 和大型語言模型 (LLM) 的服務器的更高電壓需求。曾經，服務器運行時耗電量只有幾百瓦。但在過去幾十年里，由于需要處理的數據量大幅增加，以及用戶要求更快處理數據，情況發生了巨大變化。NVIDIA 的Grace Blackwell芯片消耗 5 到 6 千瓦，這大約是過去服務器總功耗的 10 倍。
當AI服務器發生變化，當單板功耗邁入千瓦級，誰能更高效地把電源擠進空間匱乏的板子上，給更至關重要的算力芯片讓出更多空間，誰才能取勝。IVR、硅電容、VDP這些技術，無疑是實現這種突破的關鍵。ADI的收購，無疑證實了，當下AI電源亟待需要升級改變，相信這些技術在近幾年會得到快速發展。
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參考文獻
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