報(bào)告出品/作者：浙商證券、蔣高振、趙洪

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1多相電源：高性能計(jì)算供電解決方案多相電源屬于模擬電源管理類芯片中的DC-DC轉(zhuǎn)換器。DC-DC轉(zhuǎn)換器的主要作用是將外部直流輸入電壓，轉(zhuǎn)換成芯片、電子產(chǎn)品執(zhí)行裝置中適用電平的直流工作電壓，并實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定供電、保障電子產(chǎn)品的平穩(wěn)運(yùn)行。由于不同的芯片所需用到的工作電壓不盡相同，系統(tǒng)中往往需要使用多個(gè)DC-DC芯片產(chǎn)生不同的電壓等級(jí)供不同工作電壓需求的芯片使用。

DC-DC轉(zhuǎn)換器一般由控制芯片，電感線圈，二極管，三極管，電容器構(gòu)成。按照架構(gòu)分為降壓轉(zhuǎn)換器（Buck）、升壓轉(zhuǎn)換器（Boost）、升降壓轉(zhuǎn)換器（Buck-Boost）。調(diào)制方式包含PWM（Pulse Width Modulation：脈沖寬度調(diào)制）和PFM（Pulse Frequency Modulation：脈沖頻率調(diào)制）。

DC-DC 芯片產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。DC-DC芯片覆蓋汽車電子、通訊電子、計(jì)算和存儲(chǔ)、工業(yè)應(yīng)用、消費(fèi)電子等眾多應(yīng)用場景，具體細(xì)分市場包括通訊和服務(wù)器、筆記本電腦、安防、電視機(jī)、STB/OTT 盒子、光調(diào)制解調(diào)器、路由器等。

多相電源為多相控制器及DrMOS的組合，可以為高性能計(jì)算提供供電方案。多相電源是DC-DC在低壓大功率領(lǐng)域應(yīng)用的一類產(chǎn)品。相較于普通的DC-DC轉(zhuǎn)換器，該方案通過多相控制器和DrMOS的組合使用，將多個(gè)降壓電路的輸出并聯(lián)使用，從而輸出數(shù)百安培到數(shù)千安培的電流，并且在同等功率下?lián)碛懈叩男屎透偷纳幔瑸楦咝阅苡?jì)算應(yīng)用提供供電解決方案。

1.1DrMOS：高集成度MOS開關(guān)

DrMOS是一種合封芯片。DrMOS來源于英特爾在2004 年給出的一個(gè)定義：Driver + MOSFET。即集成兩個(gè)MOSFET和一個(gè)MOSFET驅(qū)動(dòng)器在一個(gè)封裝中。傳統(tǒng)的供電設(shè)計(jì)，是將上行MOS管、下行MOS管和驅(qū)動(dòng)IC單獨(dú)放置。這樣的設(shè)計(jì)不僅浪費(fèi)PCB面積，同時(shí)會(huì)影響到電流的轉(zhuǎn)換效率。

DrMOS通過集成整合，將MOS管和驅(qū)動(dòng)IC整合在一起。這樣做不僅能夠增加轉(zhuǎn)換效率、減少電磁干擾，同時(shí)還能夠有效降低MOS管的發(fā)熱量，這種三合一封裝的DrMOS面積是分離MOSFET的1/4，功率密度是分離MOSFET的3倍，單片DrMOS器件使電源系統(tǒng)能夠大幅提高功率密度、效率和熱性能，進(jìn)而增強(qiáng)最終應(yīng)用的整體性能，擁有節(jié)能、低溫等特色。通過搭配多相控制器使用，可以在相同電壓下增大電流，滿足低壓大功率應(yīng)用需求。

1.2多相控制器：多相電源“大腦”

DC-DC控制器是DC-DC轉(zhuǎn)換器的組成部分，通過控制DC-DC轉(zhuǎn)換器中三極管的通斷時(shí)長控制輸出電壓。多相控制器為數(shù)?；旌掀骷瑢υO(shè)計(jì)要求較高。多相控制器可用于實(shí)現(xiàn)多相拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的DC-DC轉(zhuǎn)換器，相比于傳統(tǒng)的單相拓?fù)?，多相控制器可以掛載兩個(gè)或更多的轉(zhuǎn)換器單元（DrMOS），并且這些轉(zhuǎn)換器單元相互同步但以不同和鎖定的相位運(yùn)行。這種方法降低了輸入紋波電流、輸出紋波電壓以及總的RFI（射頻干擾）特征值，同時(shí)提供了單個(gè)大電流輸出或具完全穩(wěn)定輸出電壓的多個(gè)較低電流輸出。

1.3多相電源：多相控制器+DrMOS系統(tǒng)

大數(shù)據(jù)，云計(jì)算，人工智能概念的興起，通信基站，數(shù)據(jù)中心等基建設(shè)施及汽車電動(dòng)智能化催生出的自動(dòng)駕駛等終端應(yīng)用都需要耗電更大的CPU，GPU及ASIC來支持更為強(qiáng)勁的算力需求。這對供電電壓調(diào)節(jié)器模塊(VRM/Vcore) 和負(fù)載點(diǎn)電源(PoL) 提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，包括：更高的效率、更高的功率密度，同時(shí)滿足處理器di/dt>1000A/us瞬態(tài)響應(yīng)要求。

多相電源包含控制器和DrMOS，是一種多路交錯(cuò)并聯(lián)的同步Buck拓?fù)?，被公認(rèn)為是此類應(yīng)用場景的最佳解決方案。目前，多相控制器+DrMOS方案主要用于向SoC、CPU、GPU等芯片提供電源轉(zhuǎn)換解決方案，廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心、智能駕駛、通信等領(lǐng)域。

可大幅提升功率：通過多相控制器和DrMOS模塊的組合使用，將多個(gè)降壓電路的輸出并聯(lián)使用，從而輸出數(shù)百安培到數(shù)千安培的電流；

降低散熱，優(yōu)化能耗：后級(jí)電路使用更小體積和更高功率密度的DrMOS，從而造就效率較高的轉(zhuǎn)換器，在同等功率下有效降低系統(tǒng)發(fā)熱量；

提升性能：相較于傳統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的DC-DC轉(zhuǎn)換器，可有效降低輸入紋波電流、輸出紋波電壓以及總的RFI （射頻干擾）特征值；

簡化電源設(shè)計(jì)：通過集成模塊化的方式，多相轉(zhuǎn)換器有助于最大限度地減少外部組件數(shù)目，進(jìn)而簡化電源設(shè)計(jì)及制造過程。

2產(chǎn)業(yè)趨勢：算力提升加速行業(yè)需求

大數(shù)據(jù)，云計(jì)算，人工智能概念的興起，通信基站，數(shù)據(jù)中心等基建設(shè)施及汽車電動(dòng)智能化催生出的自動(dòng)駕駛等終端應(yīng)用都需要耗電更大的CPU，GPU及ASIC來支持更為強(qiáng)勁的算力需求，同時(shí)也對多相電源提出了更多需求。

2.1數(shù)據(jù)中心：算力提升帶動(dòng)多相電源需求

數(shù)據(jù)中心規(guī)模迅速擴(kuò)張。新基建、“互聯(lián)網(wǎng)+”、大數(shù)據(jù)、數(shù)字經(jīng)濟(jì)等國家各項(xiàng)戰(zhàn)略的實(shí)施，以及5G、云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等信息科技快速發(fā)展的驅(qū)動(dòng)，我國數(shù)據(jù)中心和相關(guān)服務(wù)業(yè)業(yè)務(wù)收入保持連續(xù)增長的趨勢。海量數(shù)據(jù)流量帶動(dòng)數(shù)據(jù)中心需求高速增長，網(wǎng)絡(luò)視頻、電子商務(wù)業(yè)務(wù)呈現(xiàn)繁榮景象，同時(shí)受疫情影響，遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)程辦公、科技防疫的興起帶來流量爆發(fā)，我國數(shù)據(jù)中心市場收入節(jié)節(jié)攀升，2021 年總市場收入已達(dá)到1500 億元。

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