看AI风潮下，微容科技高端MLCC为高算力CPU/GPU保驾护航

时间： 2024-11-08 来源：微容科技公众号

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“芯生万象、集成未来”！近日，由芯师爷主办、慕尼黑华南电子展协办，“第六届硬核芯生态大会暨颁奖典礼”在深圳国际会展中心举办！

广东微容电子科技有限公司首席技术专家谭斌受邀分享主题演讲《看AI风潮下，高端MLCC为高算力CPU/GPU保驾护航》。

Part.01 AI兴起，MLCC面临挑战

AI兴起的环境下，当前GPU、CPU对高算力需求迫切，MLCC也要同步优化其特性护航GPU、CPU的使用安全。

如何做到这一点，要先从服务器的工作原理说起。服务器供应电流是48V或54V的直流电源，GPU、CPU的供应电流主要是12V或者更高，中间需要多路电源转变。过程中，工程师很关心电路的用电安全怎么保障？如何去除高频噪音，为GPU、CPU提供稳定电流是MLCC当下要解决的问题。

图源：YOLE

另一方面，GPU、CPU的需求正以每年10%甚至更高的速率增长，同时，由于算力的提升，GPU和CPU所需的晶管数量增多，功耗也快速上升。英伟达H100的晶体管数量在800亿支以上，英伟达最新推出的GB 200 ，晶体管更是达到了2000亿支以上，海量的晶体管需要更大功率的电路系统来支撑工作。

之前一个GPU的工作功率大概是100多瓦，现在工作功率起码涨了七八倍。为了满足新算力需求下的GPU工作需求，GPU板子除了核心芯片，周边全是电容器件，一个板子的电容数量可能超过1200个。有工程师表示，目前GPU的核心元件其实不是芯片，而是电容，电容是保障GPU正常工作的关键器件。

而电容之所以需要这么多，是因为DrMOS本身输出的电压波形，无论空载还是满载都有纹波和杂波。同时，CPU工作时有轻载和重载切换，电压会跌落，且有高频谐波和杂音，此时都需要电容发挥稳定电压的作用。

GPU/CPU对电路中电压下降、功率上涨的变化，对电容的工作提出了更高要求，主要有四个方面：一是电容要在更小体积中实现更大容值，高算力GPU/CPU需要的电容数量更多，容量更大，在面积有限的板子上，更小的大容量电容才能满足需求；二是电容需要承受更高的工作温度，电压下降，功率上涨，使得电路系统的电流大增，温度也随之提升；三是能忍受大电流所带来的大纹波，需要超低ESR；四是GPU/CPU工作频率的提升需要电容能提供低ESL，高的自谐振频率SRF。

Part.02 微容高端MLCC，护航AI CPU/GPU

MLCC（Multilayer Ceramic Capacitors的简称），也叫贴片电容，是由印好电极（内电极）的陶瓷介质膜片以错位的方式，多层叠合起来，经过一次性高温烧结形成陶瓷芯片，再在芯片的两端封上金属层（外电极），从而形成一个类似独石的结构体，故也叫独石电容器。

整体上来看，MLCC制作难度和技术门槛很高，是材料学、物理学、化学的集大成者。国内MLCC起步较晚，但随着国内企业制造业水平提高，包括设备、工装夹具、材料等行业进步，电容也在不断发展。

微容科技作为国内领先的MLCC原厂，公司在和材料商等各领域优秀合作伙伴共同开发，协同推动国产电容的发展；在材料制备方面拥有国内先进、国际一流的设备，目前能做到100纳米级别产品，未来会更精细。在叠层技术上也很先进，能在小颗粒里叠1200层。

为满足高算力GPU/CPU需求，微容科技对应研发了高端MLCC。

针对高算力GPU/CPU使用场景中对电容的要求变化，微容科技采取了一系列措施优化电容生产：电容需要小体积大容量，微容科技就通过更细的陶瓷粉料、超薄更高层的承受获得更大电容值；要承受高温，就采用125℃甚至135℃高温瓷料制造产品；并通过特殊的工艺和结构设计，满足高端电容所需的超低ESR，大的纹波能力和低ESL、高的自谐振频率SRF性能需求。

在AMD新发布的AI芯片上，我们也观察到有很多低串联检测电感的电容在保障系统工作。市场还在对小面积大容量的电容提出更为极致的要求，未来给GPU供电可能发展到在GPU背面直接垂直供电，微容科技也持续在为此开发更薄、容值更大的电容。

除了AI服务器，马斯克近期发布的Cybercab与Robovan无线充电所采用的C0G高压谐振电容、机器人DC-DC电源模块中的低压C0G谐振电容，在这些热门前沿应用中，微容科技产品也有相关布局。

整体来说，微容科技可以为AI各类设备与终端提供高容、高温、高压、高可靠的MLCC一站式解决方案。

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