【算力狂奔电力告急】人类用约100年将庞大电力网络微缩进电子管和集成电路开启数字时代但大模型时代电的问题又把数字系统拽回物理世界算力越强、系统越复杂模拟越重要。5月20日英伟达公布2027财年第一季度业绩单季收入达816亿美元同比增长85%其中数据中心收入752亿美元同比增长92%。存储侧SK海力士2025年二季度表示正计划提高先进芯片制造支出主要投向HBM相关设备且全年HBM销售有望较上一年翻倍。IAI火爆让英伟达成全球半导体产业耀眼公司高带宽内存成AI服务器紧缺资源之一。AI第一波红利给了GPU和HBM第二波红利正扩散至模拟芯片。近日ADI以15亿美元全现金收购Empower Semiconductor释放清晰信号AI产业链竞争正从GPU、HBM等算力环节下沉到电源、功率和信号完整性等底层支撑环节模拟芯片正成AI基础设施扩展关键变量。AI尽头不只是算力也是能源能源与信号控制离不开模拟。当AI系统从单机走向机架、从万卡走向十万卡甚至百万卡集群数字芯片“算力木桶”受物理规律限制数据中心“电荒”从预测变为危机。国际能源署IEA报告指出2024年全球数据中心用电量约415TWh占全球电力消费约1.5%到2030年预计超翻倍达约945TWhAI是增长重要驱动力加速服务器用电量预计年均增长30%贡献全球数据中心用电净增量近一半。OpenAI、Oracle和SoftBank推进的Stargate项目是标志性案例2025年9月OpenAI披露Stargate新增五个美国AI数据中心站点后连同Abilene、CoreWeave等项目规划容量接近7GW未来三年投资超4000亿美元并朝着5000亿美元、10GW承诺推进。AI系统瓶颈不再只是“能否造出更快核心”而是下沉到电力分配、功耗转换、信号完整性与散热极限等问题没有好电源算力就是空中楼阁。【800V DC架构推动垂直供电革命】英伟达2025年提出面向下一代AI Factory的800V DC电源架构。其官方技术博客指出传统54V机架供电面向kW级机架不适合MW级AI机架英伟达计划2027年开始推动800V DC数据中心电源基础设施支持1MW及以上IT机架。从48V/54V走向800V是物理与工程数学问题。根据焦耳定律当机架功率从几十kW飙升至1MW以上若沿用54V低压供电电流将达数万安培巨大电流意味着高传输损耗。传统横向供电方式当电流达数百安培甚至更高路径会产生电阻损耗、电压跌落和热量。随着GPU电流冲向1000A以上供电面临瞬态响应延迟和寄生电阻损耗两大死穴。英伟达指出单机架1MW场景下54V架构传输电流所需铜排重量达200kg挤占服务器空间且布线困难。走向800V DC后电流大幅下降铜耗与空间压力解决。英伟达设想的Kyber机架架构通过高压直流集中输送在计算节点附近通过高变比转换器一步到位降至12V以下相比传统多级转换面积减少26%。这是电源架构层面变化推动垂直供电和近核心供电需求。垂直供电是HPC领域顶尖供电技术将集成电压调节器和硅电容做进芯片封装甚至叠在GPU正下方通过微凸点垂直注入电流电源技术和芯片封装技术融合。垂直供电价值在于压缩“最后路径”把电源转换、去耦电容和电源完整性管理推到靠近负载位置减少横向供电压降和热损耗提升瞬态响应能力。现在英伟达拉着ADI、Infineon、MPS、Navitas、onsemi、Renesas、ROHM、ST、TI等巨头在芯片设计初期讨论供电架构和封装内电源空间电源是算力基础设施底层架构。【ADI收购Empower抢下“近核心供电”的门票】5月19日ADI宣布以15亿美元全现金收购Empower Semiconductor公开要成为Hyperscaler和AI芯片商的“Grid-to-Core”电源合作伙伴即覆盖从数据中心电力入口到GPU/ASIC核心附近的完整供电链路。Empower吸引ADI的核心是近核心供电与垂直供电其核心技术是IVR与硅电容器能将电源管理模块做到硅片级别以3D封装形式放在GPU芯片正下方“垂直供电”帮助客户缩小电源占板面积最多4倍预计降低数据中心计算功耗10%至15%。在垂直供电领域Vicor是较早系统化相关架构的厂商其底层思路是Factorized Power Architecture提出LPD和VPD两类路径。Vicor架构可结合LPD和VPD降低“最后一英寸”供电阻抗相关方案可降低主板电阻最高50倍减少处理器供电脚位数量10倍以上。Empower与Vicor具体路线不同但方向一致电源从板级走向封装附近从横向供电走向近负载或垂直供电从单颗器件竞争走向系统级供电架构竞争。【模拟与功率厂商的集群“大抢位”】传统通用电源芯片拼成本、规模和出货量HPC电源拼极端材料学、拓扑结构创新和拓扑控制算法。这一年半导体行业对高性能电源公司并购和抢位疯狂谁在HPC电源领域占一席之地谁就拿到AI时代高利润、高壁垒市场门票。面对800V高压直流、48V架构、高密度模块和近核心供电商机全球模拟与功率半导体厂商围绕下一代AI电源架构抢位形成不同技术路线。德州仪器走“高密度、少级数”路线2026年3月与英伟达展示800V方案从800V到GPU核心电源只需两个转换级800V到6V隔离母线转换器采用集成GaN功率级峰值效率97.6%功率密度超2000W/in³。ST同样押注两级转换2026年3月推出800V直降6V/12V架构称可减少转换级数、铜用量和电阻损耗提升瞬态性能。TIST与ADIEmpower近核心供电逻辑不同但方向一致越靠近计算核心电源价值越高。MPS围绕数据中心和AI GPU供电需求切入高密度电源模块、48V架构、智能功率集成和数字控制。AI电源赛道难点在于在有限板级空间内高效、快速、低损耗地将大电流送到GPU/ASIC附近考验综合能力。英飞凌从“高压、大电流、高可靠性”切入利用SiC/GaN器件、高级驱动器和系统级控制算法确保800V高压输入数据中心首关稳定。瑞萨用GaN和电源控制进入800V生态2025年10月宣布支持英伟达800V DC AI数据中心架构方案重点是GaN功率器件、MOSFET、控制器和驱动器称GaN器件有助于快速开关、降低能量损耗和改善热管理GaN方案可支持48V到400V的DC/DC转换可堆叠到800V基于LLC DCX拓扑的转换器效率最高达98%。【被忽视的另一个模拟战场高速信号链】AI还点燃模拟芯片另一细分赛道——高速信号链。AI服务器要让GPU、CPU、DPU、网卡、SSD、CXL内存和交换芯片形成高吞吐、低延迟、可扩展的数据系统。随着PCIe 6.0提升到64GT/sPCIe 7.0瞄准128GT/s信号在PCB板上易畸变需要高性能模拟混合信号芯片修复、补偿和再生信号如Retimer、Redriver等。传统模拟芯片厂商有相关能力储备。TI在PCIe Redriver/Retimer方向有完整信号调理产品和技术储备其PCIe 5.0线性Redriver面向32Gbps PCIe 5.0、CXL、UPI 2.0等高速接口可提供最高24dB CTLE boost、100ps超低延迟支持x4、x8、x16 PCIe总线宽度。瑞萨集中在时钟与定时芯片早在PCIe Gen5阶段就推出面向数据中心和网络基础设施的完整PCIe时钟方案PCIe Gen6阶段又推出符合规格的clock buffer和multiplexer产品组合新器件面向服务器、高性能计算和数据中心平台低抖动时钟分发。ADI数据中心方案覆盖电源管理、光互连控制和传感方案高性能时钟与抖动衰减器产品服务高速数据转换器、JESD204B等高速接口场景如HMC7044是双环路整数N抖动衰减器为高速数据转换器提供超低相位噪声时钟。Microchip 2025年宣布扩展面向AI数据中心的连接、存储和计算产品组合强调满足AI数据中心对带宽、性能、安全和管理能力的需求。其XpressConnect Retimer产品支持PCIe Gen5和CXL 2.0面向高性能PCIe应用、CXL内存和GPU连接场景具备低延迟、诊断功能、多配置选项和低功耗特性。Semtech把这条线称为Signal Integrity其数据中心信号完整性产品组合面向光互连和铜互连服务AI工作负载、云计算和企业网络Tri-Edge平台是面向PAM4光互连的CDR技术用于200G、400G等数据中心模块和AOC应用。高速信号链是模拟芯片厂商切入AI基础设施的主线和电源管理逻辑相似电源管理解决AI芯片“电能否高效送达”问题高速信号链解决AI系统“数据能否稳定流动”问题。【结语】AI火虽烧到模拟芯片但不是普惠式行业狂欢全球模拟芯片行业处于周期调整中消费电子类模拟、普通通用PMIC、传统工业模拟和部分常规车规级芯片面临产能过剩和价格战。能在AI盛宴中获利的是拥有高性能高压隔离、大功率GaN/SiC整合能力、高速低延迟信号链、“封装级/垂直供电”高壁垒技术的头部玩家。ADI对Empower的15亿美元收购只是开始随着英伟达800V数据中心生态2027年全面落地模拟半导体行业马太效应将放大。在AI下半场电能与信号之战中谁离算力核心更近谁掌握产业定义权。对于国产厂商而言如何在巨头林立的市场中突围值得关注。
AI浪潮下模拟芯片崛起：电源与信号之战谁能掌握产业定义权？
【算力狂奔电力告急】人类用约100年将庞大电力网络微缩进电子管和集成电路开启数字时代但大模型时代电的问题又把数字系统拽回物理世界算力越强、系统越复杂模拟越重要。5月20日英伟达公布2027财年第一季度业绩单季收入达816亿美元同比增长85%其中数据中心收入752亿美元同比增长92%。存储侧SK海力士2025年二季度表示正计划提高先进芯片制造支出主要投向HBM相关设备且全年HBM销售有望较上一年翻倍。IAI火爆让英伟达成全球半导体产业耀眼公司高带宽内存成AI服务器紧缺资源之一。AI第一波红利给了GPU和HBM第二波红利正扩散至模拟芯片。近日ADI以15亿美元全现金收购Empower Semiconductor释放清晰信号AI产业链竞争正从GPU、HBM等算力环节下沉到电源、功率和信号完整性等底层支撑环节模拟芯片正成AI基础设施扩展关键变量。AI尽头不只是算力也是能源能源与信号控制离不开模拟。当AI系统从单机走向机架、从万卡走向十万卡甚至百万卡集群数字芯片“算力木桶”受物理规律限制数据中心“电荒”从预测变为危机。国际能源署IEA报告指出2024年全球数据中心用电量约415TWh占全球电力消费约1.5%到2030年预计超翻倍达约945TWhAI是增长重要驱动力加速服务器用电量预计年均增长30%贡献全球数据中心用电净增量近一半。OpenAI、Oracle和SoftBank推进的Stargate项目是标志性案例2025年9月OpenAI披露Stargate新增五个美国AI数据中心站点后连同Abilene、CoreWeave等项目规划容量接近7GW未来三年投资超4000亿美元并朝着5000亿美元、10GW承诺推进。AI系统瓶颈不再只是“能否造出更快核心”而是下沉到电力分配、功耗转换、信号完整性与散热极限等问题没有好电源算力就是空中楼阁。【800V DC架构推动垂直供电革命】英伟达2025年提出面向下一代AI Factory的800V DC电源架构。其官方技术博客指出传统54V机架供电面向kW级机架不适合MW级AI机架英伟达计划2027年开始推动800V DC数据中心电源基础设施支持1MW及以上IT机架。从48V/54V走向800V是物理与工程数学问题。根据焦耳定律当机架功率从几十kW飙升至1MW以上若沿用54V低压供电电流将达数万安培巨大电流意味着高传输损耗。传统横向供电方式当电流达数百安培甚至更高路径会产生电阻损耗、电压跌落和热量。随着GPU电流冲向1000A以上供电面临瞬态响应延迟和寄生电阻损耗两大死穴。英伟达指出单机架1MW场景下54V架构传输电流所需铜排重量达200kg挤占服务器空间且布线困难。走向800V DC后电流大幅下降铜耗与空间压力解决。英伟达设想的Kyber机架架构通过高压直流集中输送在计算节点附近通过高变比转换器一步到位降至12V以下相比传统多级转换面积减少26%。这是电源架构层面变化推动垂直供电和近核心供电需求。垂直供电是HPC领域顶尖供电技术将集成电压调节器和硅电容做进芯片封装甚至叠在GPU正下方通过微凸点垂直注入电流电源技术和芯片封装技术融合。垂直供电价值在于压缩“最后路径”把电源转换、去耦电容和电源完整性管理推到靠近负载位置减少横向供电压降和热损耗提升瞬态响应能力。现在英伟达拉着ADI、Infineon、MPS、Navitas、onsemi、Renesas、ROHM、ST、TI等巨头在芯片设计初期讨论供电架构和封装内电源空间电源是算力基础设施底层架构。【ADI收购Empower抢下“近核心供电”的门票】5月19日ADI宣布以15亿美元全现金收购Empower Semiconductor公开要成为Hyperscaler和AI芯片商的“Grid-to-Core”电源合作伙伴即覆盖从数据中心电力入口到GPU/ASIC核心附近的完整供电链路。Empower吸引ADI的核心是近核心供电与垂直供电其核心技术是IVR与硅电容器能将电源管理模块做到硅片级别以3D封装形式放在GPU芯片正下方“垂直供电”帮助客户缩小电源占板面积最多4倍预计降低数据中心计算功耗10%至15%。在垂直供电领域Vicor是较早系统化相关架构的厂商其底层思路是Factorized Power Architecture提出LPD和VPD两类路径。Vicor架构可结合LPD和VPD降低“最后一英寸”供电阻抗相关方案可降低主板电阻最高50倍减少处理器供电脚位数量10倍以上。Empower与Vicor具体路线不同但方向一致电源从板级走向封装附近从横向供电走向近负载或垂直供电从单颗器件竞争走向系统级供电架构竞争。【模拟与功率厂商的集群“大抢位”】传统通用电源芯片拼成本、规模和出货量HPC电源拼极端材料学、拓扑结构创新和拓扑控制算法。这一年半导体行业对高性能电源公司并购和抢位疯狂谁在HPC电源领域占一席之地谁就拿到AI时代高利润、高壁垒市场门票。面对800V高压直流、48V架构、高密度模块和近核心供电商机全球模拟与功率半导体厂商围绕下一代AI电源架构抢位形成不同技术路线。德州仪器走“高密度、少级数”路线2026年3月与英伟达展示800V方案从800V到GPU核心电源只需两个转换级800V到6V隔离母线转换器采用集成GaN功率级峰值效率97.6%功率密度超2000W/in³。ST同样押注两级转换2026年3月推出800V直降6V/12V架构称可减少转换级数、铜用量和电阻损耗提升瞬态性能。TIST与ADIEmpower近核心供电逻辑不同但方向一致越靠近计算核心电源价值越高。MPS围绕数据中心和AI GPU供电需求切入高密度电源模块、48V架构、智能功率集成和数字控制。AI电源赛道难点在于在有限板级空间内高效、快速、低损耗地将大电流送到GPU/ASIC附近考验综合能力。英飞凌从“高压、大电流、高可靠性”切入利用SiC/GaN器件、高级驱动器和系统级控制算法确保800V高压输入数据中心首关稳定。瑞萨用GaN和电源控制进入800V生态2025年10月宣布支持英伟达800V DC AI数据中心架构方案重点是GaN功率器件、MOSFET、控制器和驱动器称GaN器件有助于快速开关、降低能量损耗和改善热管理GaN方案可支持48V到400V的DC/DC转换可堆叠到800V基于LLC DCX拓扑的转换器效率最高达98%。【被忽视的另一个模拟战场高速信号链】AI还点燃模拟芯片另一细分赛道——高速信号链。AI服务器要让GPU、CPU、DPU、网卡、SSD、CXL内存和交换芯片形成高吞吐、低延迟、可扩展的数据系统。随着PCIe 6.0提升到64GT/sPCIe 7.0瞄准128GT/s信号在PCB板上易畸变需要高性能模拟混合信号芯片修复、补偿和再生信号如Retimer、Redriver等。传统模拟芯片厂商有相关能力储备。TI在PCIe Redriver/Retimer方向有完整信号调理产品和技术储备其PCIe 5.0线性Redriver面向32Gbps PCIe 5.0、CXL、UPI 2.0等高速接口可提供最高24dB CTLE boost、100ps超低延迟支持x4、x8、x16 PCIe总线宽度。瑞萨集中在时钟与定时芯片早在PCIe Gen5阶段就推出面向数据中心和网络基础设施的完整PCIe时钟方案PCIe Gen6阶段又推出符合规格的clock buffer和multiplexer产品组合新器件面向服务器、高性能计算和数据中心平台低抖动时钟分发。ADI数据中心方案覆盖电源管理、光互连控制和传感方案高性能时钟与抖动衰减器产品服务高速数据转换器、JESD204B等高速接口场景如HMC7044是双环路整数N抖动衰减器为高速数据转换器提供超低相位噪声时钟。Microchip 2025年宣布扩展面向AI数据中心的连接、存储和计算产品组合强调满足AI数据中心对带宽、性能、安全和管理能力的需求。其XpressConnect Retimer产品支持PCIe Gen5和CXL 2.0面向高性能PCIe应用、CXL内存和GPU连接场景具备低延迟、诊断功能、多配置选项和低功耗特性。Semtech把这条线称为Signal Integrity其数据中心信号完整性产品组合面向光互连和铜互连服务AI工作负载、云计算和企业网络Tri-Edge平台是面向PAM4光互连的CDR技术用于200G、400G等数据中心模块和AOC应用。高速信号链是模拟芯片厂商切入AI基础设施的主线和电源管理逻辑相似电源管理解决AI芯片“电能否高效送达”问题高速信号链解决AI系统“数据能否稳定流动”问题。【结语】AI火虽烧到模拟芯片但不是普惠式行业狂欢全球模拟芯片行业处于周期调整中消费电子类模拟、普通通用PMIC、传统工业模拟和部分常规车规级芯片面临产能过剩和价格战。能在AI盛宴中获利的是拥有高性能高压隔离、大功率GaN/SiC整合能力、高速低延迟信号链、“封装级/垂直供电”高壁垒技术的头部玩家。ADI对Empower的15亿美元收购只是开始随着英伟达800V数据中心生态2027年全面落地模拟半导体行业马太效应将放大。在AI下半场电能与信号之战中谁离算力核心更近谁掌握产业定义权。对于国产厂商而言如何在巨头林立的市场中突围值得关注。
