多相电源(Multi-Phase Power)
AI 服务器 GPU/CPU 供电的核心架构。多个 Buck 电路并联,每相错相工作,把 12V/48V 母线一路降到 0.6-1.8V 工作电压 — 是 H100 700W、GB300 1400W 这类巨怪能稳定运行的电压"末梢血管"。
定义
多相电源指由多个完全相同的 DC-DC Buck 转换器并联组成、各相之间在时间上均匀错相(phase-shift)工作的开关电源拓扑。N 相系统中,每相承担总电流的 1/N,开关频率有效×N。
核心特征:
- 大电流:单 GPU 供电需求 500-1000A,单相极限 ~70-90A → 必须多相
- 小纹波:N 相错相后输出纹波减为 1/N²
- 高瞬态响应:纳秒级电流跃变要 N 个 DrMOS 同时响应
- 数字控制:PMBus 接口 + 数字补偿(PMBus)
技术构成("多相电源四件套")
| 模块 | 功能 | 主要玩家 |
|---|---|---|
| 多相控制器(PWM IC) | 数字补偿、PMBus、电流均衡 | MPS / Texas Instruments / Renesas / Infineon / 晶丰明源 |
| DrMOS(功率级) | 上下管 MOSFET + 驱动一体 | Infineon / AOS / 杰华特 / 芯联集成 |
| TLVR电感 | 瞬态电感 + 耦合二次绕组 | 顺络电子 / Vishay / TDK |
| 输出电容(MLCC) | 滤波 + 储能 | Murata / TDK / 三星电机 |
相数与功率对应
| GPU/CPU | 功率 | 相数 | 单相电流 |
|---|---|---|---|
| 服务器 CPU(Sapphire Rapids) | 350W | 8-12 相 | ~30-40A |
| H100 | 700W | 12-16 相 | ~50-60A |
| B200 | 1000W | 16-20 相 | ~60-70A |
| GB300 | 1400W | 18-24 相 | ~70-90A |
在 AI 产业链中的角色
多相电源是 2-11-供电网络 的心脏,承接:
- ↑ 上游:48V直流母线 / 800V直流供电 一次电源
- ↓ 下游:2-01-核心逻辑芯片 GPU/CPU/ASIC 工作电压(0.6-1.8V)
单价值量:
- 传统服务器 PMIC:$50-100
- AI 服务器 PMIC:$150-500(3-5× 跃迁)
- 高端 AI(DGX H100 / GB200 NVL72):$1000+
玩家格局
- MPS:AI 服务器多相王者,全球份额 40%+,与 NVIDIA 深度绑定,提供"控制器 + DrMOS + 电感"完整方案
- Texas Instruments:最完整 PMIC 组合
- Infineon:DrMOS 份额 30%+
- Renesas:多相控制器强者
- 国产:杰华特(90A DrMOS)、晶丰明源(数字多相控制器 4-16 相)、芯联集成(55nm BCD DrMOS)
演进趋势
- 相数提升:8 相 → 12 相 → 16 相 → 20+ 相
- 数字化:模拟控制 → 数字多相 + PMBus 全数字接口
- 集成度:分立控制器 + 分立 MOSFET → DrMOS → Power Module 整体方案
- 架构变迁:VRM 板级 → POL 负载点 → IVR 芯片集成
- 高频化:200-400 kHz → 1-2 MHz → 5+ MHz(GaN功率器件)
关联
↑ up::48V直流母线 800V直流供电 ↓ down::2-01-核心逻辑芯片 H100 GB300 ⚔ competitor::(无 — 是供电唯一主流方案) ∈ belongs_to::2-11-供电网络
[!note] 数据认源 GPU TDP(H100 700W / B200 1000W / GB300 1400W)为公开硬事实,与本地基线一致。MPS 全球份额 40%+、Infineon DrMOS 30%+、PMIC 单价值量($150-500 / $1000+)等为专有行业数据,以 2-11-供电网络(Tier B 内部研究)为准;网络无对应一手公开证据,不构成反证(editor.md §3.2)。