北京
多芯片和堆叠裸片架构，已经被半导体行业当成继续提升性能的主要路径。单芯片设计越来越难推进、成本越来越高，chiplet、先进封装和3D集成于是被用来为AI和高性能计算系统提供更高的性能、带宽和功能集成度。
但这条路走通之后，供电问题浮了上来。封装里集成的计算资源越多，电流密度和独立电压域的数量就越是陡增，共享的供电资源因此承受前所未有的压力。
英特尔代工（Intel Foundry）在近期的供电白皮书中给出的思路是：把电压调节挪到离负载更近的地方。通过支持更高电压的电力分配，集成电压调节器（IVR）可以降低封装内的电流密度、提供更高的调节带宽，并减少对大型去耦电容网络的依赖。
其技术组合覆盖封装集成磁电感、全电容式IVR chiplet以及先进封装集成技术，指向的是同一条路：用多种方案改善电源完整性、效率和可扩展性。
先进封装的代价：电压跌落
先进封装在性能、带宽和集成密度上带来的收益是显著的。问题是，要在日益复杂的封装和互连结构中稳定地分配电力，本身就会给全封装的电源完整性带来新挑战。
一个直接后果是电压跌落（voltage droop）。AI负载会制造快速的电流需求波动，供电网络必须瞬时响应；响应跟不上时，电压可能短暂跌破目标水平，进而影响性能。为了维持可靠性，设计者通常会加入电压保护带和运行裕量。这些保护措施有效，但也会让硅片无法跑到最优的效率和性能。
多芯片和堆叠裸片架构还加剧了信号密度与供电之间的取舍。计算单元、内存接口和裸片间链路加得越多，布线拥塞越严重，随之而来的是额外电阻、更紧的电压裕量和越来越多的供电约束。
电流密度继续往上走，行业的动作方向是把电压转换推到消耗点附近，减少供电损耗，同时提升对快速变化负载的响应能力。英特尔代工围绕这一原则推进了几项互补技术。
- FIVR配合CoaxMIL：英特尔是全集成电压调节器（FIVR）的早期推动者，把最后一级电压转换搬到处理器上。调节器与负载之间的距离缩短，分配损耗随之下降，瞬态响应得到改善。为支撑上升的电流密度，英特尔开发了磁电感技术CoaxMIL，电流密度显著高于早先方案，占用面积更小。对建设下一代AI和HPC器件的客户来说，这意味着更高的电源转换效率、对负载变化更快的响应，以及封装面积更高效的利用——性能潜力提升，供电复杂度不必同比例上升。
- C2VR：连续电容式电压调节器（C2VR）走的是另一条路，不依赖传统电感，而用高密度电容技术在极紧凑的形态下完成高效电压转换。电容直接集成在电压调节器chiplet上，因此能同时给出高效率和极高的电流密度，也能快速响应突发的电流需求，帮助压低AI加速器中常见的突发负载切换时的电压跌落。对客户而言，收益是更好的电源完整性、更紧的电压控制，以及一套可支撑未来数千安培级负载的可扩展方案。
- IVR chiplet架构：这类专用电源管理chiplet让电压转换可以比传统主板调节器更靠近计算裸片。其核心优势是灵活性——架构师可以把电压调节放在收益最大的位置，无论是正面、嵌入封装层内，还是放在计算裸片下方。这种灵活性让架构师能针对具体应用优化供电，同时降低分配损耗、提升整体效率。在先进堆叠裸片系统中，这类架构还为垂直供电方案打开了空间，缩短分配距离、改善电源完整性。
AI系统继续快速演进，供电正在变得和晶体管、封装创新一样，成为性能扩展的关键条件。下一代数据中心架构需要的是一组方案：把电压转换推近负载，在极端电流密度下保持效率，并在越来越动态的负载下维持稳定运行。
英特尔代工把这些技术视作重要的构建模块，目标是让未来的计算平台继续扩展性能，而不被供电网络卡住。
特别声明：以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布，本平台仅提供信息存储服务。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.
