GPU供電趨勢(shì)專題報(bào)告：多相DrMOS價(jià)值量倍增.pdf

GPU供電趨勢(shì)專題報(bào)告：多相DrMOS價(jià)值量倍增。隨著 GPU 能耗的不斷攀升，單卡配套的 DrMOS 和多相控制器的 價(jià)值量呈現(xiàn)出顯著的增長(zhǎng)趨勢(shì)。在 AI 服務(wù)器領(lǐng)域，高算力需求導(dǎo)致 GPU 功耗大幅提升，以英偉達(dá)的 H100 芯片為例，其單顆功耗較高， 對(duì)電源供應(yīng)方案的要求也隨之提高。在 PC 供電方面，小模型本地 部署的興起將帶動(dòng)具備獨(dú)立顯卡的高配置游戲本電腦的銷量增長(zhǎng)。 由于游戲本的能耗是辦公本的數(shù)倍，其配套的 DrMOS 和多相控制 器的價(jià)值量也相應(yīng)是辦公本的數(shù)倍。上述趨勢(shì)直接推動(dòng)了單卡配套 的 DrMOS 和多相控制器價(jià)值量的持續(xù)增長(zhǎng)，這一趨勢(shì)為相關(guān)企業(yè) 帶來了廣闊的市場(chǎng)空間和發(fā)展機(jī)遇。

隨著 AI 芯片等高性能計(jì)算芯片的發(fā)展，其能耗日益攀升。以英偉 達(dá) H100 芯片為例，其熱設(shè)計(jì)功耗高達(dá) 700 瓦，遠(yuǎn)超英特爾 Skylake/Cascade Lake 系列 CPU 的不足 200 瓦。未來芯片為承載更 高計(jì)算密度，能耗需求將進(jìn)一步提升，導(dǎo)致電力傳輸與轉(zhuǎn)換過程中 的損耗大幅躍升，且損耗增幅遠(yuǎn)超功耗增長(zhǎng)比例。鑒于電力成本在 數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)成本中占據(jù)大頭，降低電力損耗對(duì)于優(yōu)化總體擁有成 本至關(guān)重要，促使從機(jī)架層級(jí)到芯片層級(jí)的供電網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)被重新規(guī) 劃與設(shè)計(jì)，以攻克高耗能計(jì)算任務(wù)所衍生的電力難題。

企業(yè)紛紛從 12V 供電轉(zhuǎn)向 48V 供電以降低整體電阻損耗。以 240W、 工作電壓 1.2 伏的 AMD CPU 和 700 瓦、工作電壓 0.8 伏的英偉達(dá) GPU 為例，從 12 伏輸入降至芯片所需電壓時(shí)，電流大幅增加，電 阻損耗呈指數(shù)級(jí)飆升，而從 12 伏提升至 48 伏，所需電流減為四分 之一，損耗隨之降低 16 倍。谷歌于 2016 年提出 48V 架構(gòu)，48V 架 構(gòu)可以有效提升效率，降低損耗。針對(duì)第一階段降壓，英偉達(dá) DGX 服務(wù)器采用中間總線轉(zhuǎn)換器模塊，GB200 服務(wù)器改用配電板模塊實(shí) 現(xiàn)降壓。針對(duì)第二階段降壓，通常采用電壓調(diào)節(jié)模塊（VRM），將 12V 輸入電壓轉(zhuǎn)換為適配 SoC 運(yùn)行所需電壓。

多相控制器與 DrMOS 的組合已成為第二階段最主流的供電方案， AI 滲透率提升驅(qū)動(dòng)相關(guān)電源芯片價(jià)值量提升。DrMOS 核心壁壘在 BCD 工藝，該工藝充分發(fā)揮了 Bipolar 驅(qū)動(dòng)能力、CMOS 高集成度 和低功耗、DMOS 高壓大電流通流能力的優(yōu)勢(shì)。BCD 未形成統(tǒng)一工 藝標(biāo)準(zhǔn)，各廠家將自己研發(fā)的 BCD 工藝視為核心競(jìng)爭(zhēng)力之一。在價(jià) 值量方面：①服務(wù)器供電，DrMOS +多相在不同類型服務(wù)器上的價(jià) 值量存在明顯差異，通用服務(wù)器中單臺(tái)電源管理芯片價(jià)值量約 80 美 元，AI 服務(wù)器中單臺(tái)多相電源芯片價(jià)值量相較于通用服務(wù)器有數(shù)倍 提升，隨著 AI 服務(wù)器滲透率持續(xù)上升，相關(guān)供電芯片價(jià)值量上升。 ②PC 供電，大模型本地部署促使 PC 硬件升級(jí)，功耗成倍增長(zhǎng)，供 電芯片價(jià)值量亦成倍增長(zhǎng)，高配置 PC 出貨占比有望持續(xù)上升。