什么是服务器多相电源？它有哪些优势和应用？

服务器多相电源

随着数据中心需求的快速增长，服务器功耗日益提升，GPU、CPU等算力芯片朝着更高性能升级，对供电系统提出了更高要求，多相电源作为CPU/GPU供电的主流方案，因其高效能和稳定性被广泛采用，本文将详细探讨多相电源的工作原理、市场现状及未来发展趋势。

多相电源的基本概念与工作原理

多相电源是一种将电能转换成更高或更低电压、电流或功率的电源管理芯片，相”是指并联的“电感+MOS功率器件”的组合数目，常见的多相电源相数包括三相、四相、六相、十二相等，相较于传统的单相方案，多相电源的优势在于通过多相供电方式来分摊每一路供电的负载，可以实现更低的输出电压纹波、更小的器件尺寸、更高的能量效率、更低的热耗散和更好的瞬态性能，多相电源还可以根据CPU/GPU负载实时调整供电相数，既可以满足高负载时的供电需求，也可以在低负载状态下起到节能的作用。

多相控制器与DrMOS

多相电源由多相控制器和DrMOS构成，多相控制器一般为数字芯片，通常采用PWM（Pulse Width Modulation）脉冲宽度调制技术，这是一种利用数字输出方式对模拟电路进行控制的手段，可对模拟信号电平实现数字编码，是通过改变脉冲宽度来控制输出电压，并通过改变脉冲调制的周期来控制其输出频率，通过与CPU等主核的信息交互，多相控制器同时还具备过压、欠压、过温和过流保护等保护功能。

Driver MOS（简称DrMOS）是完成电路升降压控制具体动作的电源管理芯片（属于DC-DC），由驱动IC与MOSFET（主开关管+续流管）集成而来，即“Driver + MOS”的集成方案，DrMOS不同于传统的器件分离方案（即将驱动IC、主开关管MOS和续流管MOS单独封装），其集成度更高，优势在于：减少驱动IC和MOS之间的通信传输路径，因此可将开关频率由传统分立方案的200KHz-400KHz提升至MHz级别，并提供CPU/GPU所需的动态电流；可将器件体积缩小，占用的PCB面积更小有利于布线；在转换效率以及发热量上表现更优，整套多相电源产品一般包括1颗多相控制器和多颗DrMOS，其中DrMOS数量取决于多相电源的“相”数，而服务器/PC等不同场景下CPU性能存在差异，对多相电源要求也存在差异，服务器CPU供电一般使用8~12相的多相电源（1颗多相控制器+8~12颗DrMOS），PC CPU供电一般使用4~6相的多相电源（1颗多相控制器+4~6颗DrMOS）。

工作原理

多相Buck电源包含控制器和DrMOS，是一种多路交错并联的同步Buck拓扑，每相Buck对应的半桥MOSFET可由包含驱动和温度/电流检测的DrMOS代替，由一个控制器采集反馈的电压、电流、温度/错误等信号，并发出各PWM波实现功率的闭环控制，控制器可通过特定协议的通信接口和信号指示I/O口，与系统上位机或负载处理器进行信号交互。

市场现状与未来趋势

市场规模与竞争格局

多相电源主要应用在低压大功率领域，为系统中SoC、CPU、GPU等芯片供电，下游应用涵盖服务器、个人电脑、通讯基站，智能驾驶等领域，全球超100亿市场，目前市场由海外大厂如MPS、英飞凌、ADI等主导，国内厂商尚处于萌芽阶段，杰华特、晶丰明源、宁波奥拉等进度领先，有望短期内填补国内空白。

AI服务器带动多相电源量价齐升

AI服务器有望带动多相电源量价齐升，根据MPS的测算，一台普通服务器中CPU及内存电源、POL和EFuse等产品的价值量总计约80美金，AI服务器在普通服务器的基础上，通常会增加4~8颗GPU，以多相控制器和DrMOS组成的多相电源同样是GPU的供电解决方案，且GPU相较于CPU功耗更高，对多相电源的需求进一步提升，以英伟达H100为例，一颗GPU需要40~50颗DrMOS，而服务器多相控制器通常采用12相方案（1颗多相控制器对应12颗DrMOS），因此多相控制器数量约为4~5颗，考虑一颗DrMOS或多相控制器的价格均为1~2美金（以1美金/颗进行测算），则一颗H100需要多相电源的价值量约为40~50美金，若一台AI服务器搭载8颗H100，则单台AI服务器中多相电源的价值量约320~400美金，相较于传统服务器而言有4~5倍增量，价值提升显著。

国内厂商加速替代

国内多相电源厂商加速替代，当前多相电源市场的主要供应商包括MPS、TI、英飞凌、安森美、瑞萨等，国内厂商主要包括杰华特、晶丰明源、矽力杰、圣邦股份、长工微、奥拉等，杰华特在2020年成功研发出用于CPU供电的智能功率级模块（DrMOS），2022年，公司DrMOS系列继续推出了多个料号，在计算和服务器领域获得客户的认可，开始大批量供应，晶丰明源目前已有从4相到16相一系列数字多相控制技术，在大电流DrMOS领域，目前公司50A、70A、90A DrMOS处于产品研发阶段。

投资建议

AI技术阶跃式发展带动AI服务器出货量快速提升，多相电源作为服务器CPU/GPU主流供电方案或将持续受益于AI浪潮趋势，我们测算AI服务器多相电源相较于传统服务器有4~5倍增量，而国内厂商正处于积极突破壁垒、加速导入阶段，未来发展空间较大，建议关注国内多相电源厂商：杰华特、晶丰明源等；服务器厂商：工业富联、沪电股份等；算力芯片厂商：寒武纪、海光信息、兴森科技、芯原股份、深南电路等。

风险因素

需要注意的是，AIGC技术发展不及预期；AI服务器渗透率不及预期；国内产品技术突破不及预期等因素可能影响多相电源市场的发展。

相关FAQs

Q1: 什么是多相电源？

A1: 多相电源是一种将电能转换成更高或更低电压、电流或功率的电源管理芯片，相”是指并联的“电感+MOS功率器件”的组合数目，相较于传统的单相方案，多相电源的优势在于通过多相供电方式来分摊每一路供电的负载，可以实现更低的输出电压纹波、更小的器件尺寸、更高的能量效率、更低的热耗散和更好的瞬态性能，多相电源还可以根据CPU/GPU负载实时调整供电相数，既可以满足高负载时的供电需求，也可以在低负载状态下起到节能的作用。

Q2: 多相电源有哪些应用领域？

A2: 多相电源主要应用在低压大功率领域，为系统中SoC、CPU、GPU等芯片供电，下游应用涵盖服务器、个人电脑、通讯基站，智能驾驶等领域。

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