數位時代
2023年11月10日 週五 下午4:22



生成式 AI 的橫空出世，點燃矽谷灣區科技巨頭在新賽道上的競爭，瘋搶 AI 商機。軍火庫則是遠在太平洋另一頭的台灣，小島上掌握了全球近 6 成的先進製程產能，以及 8 成的伺服器出貨。美商想做生意，必須與台廠攜手才能前行。
生成式人工智慧（AI）需要龐大的算力，帶動伺服器晶片的耗電功率提升，對電源供應器廠商來說是新的商機。在全球伺服器電源擁有5成市占率的台達電，主要供應AI伺服器的電源模組，台達電源及系統事業群總經理陳盈源直言：「AI的訂單來得又急又快，被訂單追著跑。」目前台達有德國、泰國、上海與台灣團隊在做AI電源相關產品，投注大量資源。
由於AI算力的需求攀升，使得晶片耗電功率也不斷升級，一台AI伺服器需要2顆CPU與4至8顆的GPU，GPU又是CPU功率的2至4倍，整體需要更多電力。為有效供電減少傳輸過程損耗，伺服器電壓輸出須從原本12伏特升高到48伏特，之後再經過層層降壓，在最後一段達到CPU或GPU等晶片需要的工作電壓，這是新的機會。
改背後供電，穩住GPU「最後一釐」
陳盈源說明，過去CPU最後一段的電力供給，是透過板上的電壓模組來供電，由主機板廠自行設計就結束。如今AI帶動大電流，主板上的電源管理IC沒辦法控制，需要獨立設計電源模組，「在GPU最後一段的DC-DC（直流對直流）電源由台達來設計，電源模組化對台達來說是新的商機。」
AI伺服器除了瞬間需要大電流，響應速度也要夠快，因此距離的遠近對供電是一個阻礙，供電模式會從原本水平供電，走向「背後供電」。白話來說，原本的電源模組圍繞在GPU晶片的周圍，為了縮短距離，電源模組改放到晶片正下方來供電，距離縮短成僅是主機板的厚度，從數十毫米縮短至1、2毫米的距離。
為何縮短距離很重要？陳盈源用「水塔理論」來比喻GPU供電：把水龍頭打開的瞬間會有很多水跑出來，但若水塔的水位太低，可能引發停水危機；套用在供電設計，一方面須維持大電流，同時兼顧穩定電壓，才不會造成伺服器當機。
現在台達與客戶的合作關係更加緊密，當客戶規畫設計IC晶片時就跟台達談規格，和客戶做共同開發，確保IC晶片做出來後，電源解決方案也準備好。
不只是滿足AI伺服器產品的需求，台達也思考如何透過AI加持電源產品。像是AI可做到預防維修，機台故障提前預警通知，並建議維修對策，藉此提高產品的可靠度，有助縮短停機時間。陳盈源表示，很快就會把AI功能導入到台達的產品線。
先進封裝需求猛，拚晶片電壓控制突圍
目前AI相關產品占台達伺服器電源的營收比重約15％，台達預估今年伺服器電源營收20億美元，估算AI占3億美元（約新台幣90億元），未來AI相關營收將逐年提高。
當AI快速發展，台達最大的挑戰在於提升電力轉換效率。「電源功率變大，但機櫃給電源的空間並不會跟著變大，如何在有限的空間裡，把數倍的電源放進去，這是一個非常大的挑戰。」陳盈源表示，除了台達本身持續提高電源轉換效率，零件供應商也要跟上，像是功率半導體、被動元件等策略夥伴共同完成新品研發。
另外，深耕50多年電力電子技術的台達也在研究電源產品如何克服CoWoS（Chip on Wafer on Substrate）先進封裝的製程挑戰。台積電提出的CoWoS先進封裝，是指把數顆晶片封裝一起，達到降低功耗、滿足AI的需求，這使得台達在最後一段的晶片供電，必須提供多組電壓的能力。

AI伺服器3步降壓供電 圖/數位時代製作
過去單晶片的封裝，一個CPU只要一種工作電壓，如今記憶體、CPU集合在同一封裝裡，當整合愈多的晶片進來，需要的電壓種類愈多。舉例GPU的電壓可能是0.8伏特、記憶體電壓可能是1.2伏特，加上每一個晶片需要的電流響應速度不同，電源控制變得更複雜。
陳盈源透露，「現在大晶片廠，不管在開發CPU或GPU都會找台達來開發最後的晶片供電方案，未來的產品都已在規畫中。」
台達
成立： 1971年
董事長： 海英俊
AI關鍵技術： 提供從電網到晶片的供電解決方案，並針對AI晶片獨立設計電源模組
責任編輯：蘇祐萱、謝宗穎
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