生成式AI與大語言模型的爆發性成長，讓AI晶片如GPU、CPU的運算效能與熱設計功耗正以驚人的速度攀升，從早期的數百瓦一路飆升至今突破1000瓦的大關。在運算元件吞噬龐大電流的背後，如何穩定、高效且節能地將電力配送至核心微處理器，已成為AI伺服器與大型資料中心發展的關鍵瓶頸。
走進高能效計算的時代，幾乎所有硬體開發人員與資料中心工程師都面臨同一個嚴苛的物理法則：能效與發熱的拉鋸戰。長期以來，電子產業習慣於使用12V電壓進行主機板層級的電力配送。然而，當AI晶片功耗跨越500W、邁向1000W甚至更高的極限時，傳統的12V供電體系正如同一條擁擠不堪的舊運河，再也無法承載排山倒海而來的電流負荷。如何實現供電效率的質變？答案就藏在供電架構的根本性升級之中。
從12V到48V的必然之路：消弭16倍的電流傳輸損耗
「為什麼48V會成為AI伺服器的標配？這其實是最基礎的物理與數學公式。」Vicor台灣區總經理翁鴻裕開門見山地指出。在電力傳輸路徑中，導線與PCB銅箔的阻抗是無法避免的。根據焦耳定律，電能傳輸時的線路功率損耗（Power Loss）公式為：
Ploss= I2 x R
在此公式中，Ploss代表電力分配網絡（PDN）的功率損耗，I為傳輸電流，而R為傳輸路徑的總等效電阻。當處理器的運算效能呈指數級上升，其所需的電功率（P = V × I）也隨之暴增。在處理器電壓保持在1V左右的微觀層面，功率的成倍增長意味著電流（I）必須成倍放大。
Vicor台灣區總經理翁鴻裕。
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翁鴻裕解釋，若繼續採用傳統的12V電壓將電力配送至處理器周邊，當晶片功耗來到1000W，傳輸線路需要承載的電流將接近100安培。根據平方關係，這意味著傳輸路徑上的發熱與功耗損耗將會放大至無法容忍的程度。然而，如果將系統供電電壓提升4倍至48V，在傳輸相同功率的前提下，傳輸路徑上的電流將降低為原本的1/4。代入損耗公式後：
Ploss_48V = (I/4)2 x R = (1/16) × I2 × R
也就是說，僅僅是透過將配送電壓提升至48V，線路傳輸損耗就能在瞬間降至 12V體系的1/16。這高達16倍的節能效果，不僅大幅降低了主機板的發熱量，更將珍貴的電能完整地保留並輸送至晶片核心，避免了無謂的熱能浪費與溫升失控。
技術透視：48V發展史與Vicor的前瞻佈局
事實上，Vicor早在5年前（約2010年前後）就敏銳地洞察到此一技術趨勢，並在美國總部全力推動48V電源模組技術。翁鴻裕坦言，在推廣初期，台灣的ODM/OEM代工大廠對此興致缺缺。畢竟在當時，數百瓦的晶片功耗用傳統 12V 還能勉強應付，沒人願意冒險更換設計。
垂直供電的架構解析。
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然而，Vicor堅信物理規律不可逆轉，並於2014年在台灣正式成立分公司，深耕伺服器與高密度運算市場。隨著近幾AI與大數據潮汐湧現，12V架構觸碰物理天花板，48V從乏人問津的「非主流」，一躍成為各大雲端服務提供商（CSP）與高效能運算大廠爭相導入的標準規格，證明了Vicor十餘年前的前瞻眼光。
當單機功耗跨越千瓦：系統級電力分配網絡（PDN）的全新考驗
隨著處理器封裝技術的演進，單一AI伺服器機櫃（Rack）的功率密度達到了前所未有的高度。此時，電源工程師的考驗不再僅限於主機板上的某個電路，而是必須從系統級電力分配網絡（PDN）進行總體規劃。
「當單顆GPU功耗突破1000W，甚至一個機櫃的總功耗達到數十千瓦時，資料中心內部正發生劇烈變革。」翁鴻裕分析。在傳統的伺服器架構中，電源供應器（PSU）通常是直接整合在單台伺服器節點之內。但隨著處理器密度暴增，伺服器內部的空間已被巨大的散熱片、水冷管路以及高速信號線塞滿，根本無法容納體積龐大的電源供應器。
因此，市場上出現了一個鮮明的趨勢：將電源供應器從運算節點中徹底獨立出來，形成專屬的電源機櫃。在這種新一代架構中，電源機櫃內部沒有複雜的運算處理器或硬碟，它純粹只負責高效率的電力轉換。而如何將電源機櫃中龐大的電能，跨越機櫃間的物理距離，安全、高能效地配送到各個運算節點，就成了新的課題。
在長距離傳輸的場景下，即使是48V的傳輸損耗也開始顯得吃力。為了進一步降低大功耗傳輸下的電流與線損，高壓直流（HVDC）供電體系應運而生。翁鴻裕指出，業界目前正在積極導入從400V甚至800V的直流高壓總線，將電能自電源機櫃配送出去，到達運算節點後再透過高轉換效率的模組降壓至 48V，最後降壓至1V以下的晶片工作電壓。這意味著，Vicor必須提供從極高壓直接轉換至點負載的完整電力鏈解決方案，確保每一次電壓轉換都維持在 95%以上的極致效率。
突破板端實體障礙：從橫向供電（LPD）轉向垂直供電（VPD）
當48V的電能順利抵達AI處理器周邊後，最後一哩路的挑戰才剛開始。在傳統的橫向供電模式中，電源轉換模組（如多相壓降控制器與功率級）通常被安置在晶片的四周。電能被降壓至1V下後，必須透過主機板的PCB銅箔，橫向橫跨數公分甚至十數公分的距離，才能進入晶片核心。
翁鴻裕指出，在超大電流（如1000A以上）的場景下，橫向供電會遭遇嚴重的三大瓶頸：
1.驚人的阻抗損耗：即使主機板銅箔厚度再厚，數公分的橫向距離仍會產生微歐姆等級的電阻。在1000安培的電流下，僅100微歐姆的電阻就會造成高達 100W 的損耗，並產生高達0.1V的電壓降，嚴重影響核心電壓穩定度。
2.擠占珍貴板面空間：晶片四周佈滿了高頻HBM（高頻寬記憶體）晶片、高速PCIe通道以及信號傳輸線。橫向供電模組占用了極為珍貴的主機板表面積，限製了信號佈線的密度。
3.阻礙高速信號完整性：大量高頻開關供電線路緊鄰高速資料線路，極易造成信號干擾（EMI），增加佈線設計難度。
為了解決這些物理極限，垂直供電（Vertical Power Delivery, VPD）被公認為AI運算的終極解決方案。所謂垂直供電，是指將電源模組直接安置在處理器的正下方（即主機板的背面，甚至直接封裝在晶片基板Substrate上）。電力不再需要橫向跨越PCB，而是透過極短的過孔（Via），以「垂直穿透」的方式，穿過PCB直接送達處理器的底部管腳。
技術透視：垂直供電的物理限制與Vicor的分段式革命
垂直供電在理論上極為完美，因為其電力傳輸路徑縮短了90% 以上，幾乎消除了PDN阻抗。然而，在實體整合上卻面臨巨大的挑戰。
傳統的電源模組厚度通常超過7mm，如果直接貼在主機板背面，會嚴重阻礙散熱支架的安裝，甚至因模組重量不均導致基板彎曲、銲點龜裂。此外，電源模組本身的發熱直接緊貼在處理器背面，會與晶片核心搶奪散熱資源，引發熱過載。
為此，Vicor提出了顛覆性的「分段式垂直供電」架構。Vicor 將傳統的電源降壓模組拆解為兩個階段：第一階段負責將48V降至中間電壓，此模組仍橫向放置在晶片周邊；第二階段則採用極其創新的「電流倍增器」（Current Multiplier）。該元件被設計得極致纖薄，厚度僅有1.8mm甚至更低。
如此一來，僅有這片極薄、發熱量極低的電流倍增器被垂直安置在處理器背面，而散熱與高電壓轉換等大體積組件則留在正面。此舉不僅克服了背面空間限制與機械結構壓力，更能將電壓精準地泵入核心，實現效能與結構的完美平衡。
翁鴻裕透露，這種分段式垂直供電技術已經在最新一代的AI處理器中得到實際應用。未來，Vicor的超薄供電模組甚至可以直接貼合在晶圓背面，這將徹底改寫未來超級電腦的結構定義。
迎戰浸沒式水冷時代：極致密封模組點亮「零線損」願景
當AI伺服器的發熱密度大到連傳統氣冷、甚至3D蒸氣室都無法應對時，液冷（Liquid Cooling）與浸沒式冷卻已經從小眾實驗室走向大規模商用。將整台伺服器，包含處理器與電源模組，直接浸泡在完全不導電的氟化液或礦物油中，透過液體的流動與相變帶走熱量，這是公認冷卻效率最高的方式。
然而，這對電源模組的封裝工藝提出了近乎苛刻的考驗。電源模組內含高電壓、大電流的開關元件，若封裝出現任何微小的孔隙，冷卻液的化學成分或雜質極易滲入，在長期高溫運作下引發電化學腐蝕或短路失效。
「Vicor的所有電源模組，在設計之初就考慮到了這種極限環境。」翁鴻裕神色自若地表示。得益於Vicor獨特的模組化封裝，所有功率元件、感應器與控製晶片都被嚴密地封裝在導熱率極高的熱固性樹脂中，外觀呈現出如晶瑩矽晶體般平滑且完全密封的固態結構。這使得Vicor的電源模組天然具備「抗浸沒」的特性，無需任何額外的防護塗層，即可直接投身於浸沒式冷卻系統中穩定運行，確保高達數十年的系統可靠度。
在冷卻問題得到解決後，電源與晶片散熱的物理阻礙被進一步打通，系統層級的能效表現得以逼近理論極限。這也正是 Vicor 與台灣伺服器代工巨頭以及全球雲端服務商緊密合作的核心價值所在。透過模組化電源（Power on Package），客戶不再需要為了複雜的類比電路設計與熱分析傷透腦筋，只需將電力需求交給Vicor模組，便能將全部心力專注於演算法與核心邏輯晶片的開發上。
台灣電子的綠色推手：引入全球頂尖技術，賦能本土AI生態系
在全球AI產業鏈中，台灣佔據了無可替代的硬體核心地位——從台積電的先進製程與CoWoS封裝，到各大ODM廠的系統整合與機櫃製造，全球將近九成的AI伺服器硬體皆與台灣息息相關。作為這條龐大鏈條中的電源技術支柱，Vicor台灣團隊扮演著串聯全球前瞻科技與本土製造生態系的關鍵橋樑。
翁鴻裕分享了他的核心信念：「我一直希望扮演的角色，是將全世界最優秀、最領先的電源技術引進台灣，與我們本土極具競爭力的硬體代工及晶片設計團隊進行深度融合。台灣擁有全世界最好的半導體與系統整合聚落，若能搭配最具革命性的供電技術，我們就能在能效大戰中，始終走在世界的最前線。」
在Vicor的全球版圖中，台灣不僅僅是銷售與技術支援中心，更是與各大系統廠共同研發、定義下一代伺服器電源標準的戰略重鎮。隨著 AI 晶片設計公司在台灣如雨後春筍般湧現，客製化ASIC晶片的需求暴增，台灣團隊正積極擴建其板端設計與支援團隊，提供一對一的客製化高密度供電佈局規劃。這不僅加速了本土AI客製化晶片的上市時程，更從硬體設計的最源頭注入了節能與高能效的綠色基因。
結語
AI技術的飛躍是一場算力的軍備競賽，但本質上更是一場能源轉換效率的無聲戰役。正如翁鴻裕總經理所言，電源技術或許不像邏輯晶片或神經網絡演算法那般光鮮奪目，但它卻是支撐這一切龐大算力穩定運行的「綠色心臟」。
從12V到48V的電壓升級，到縮短最後一微米路徑的垂直供電（VPD），再到應對綠色資料中心的浸沒式冷卻封裝，Vicor的每一次技術蝶變，都在為這顆心臟注入更澎湃、更純淨的動能。在這條無止境的能效探索路上，Vicor將繼續攜手台灣生態系，用極致的供電技術，點亮高能效AI運算的綠色未來。
