股价半年翻一倍，NVIDIA背后的这家公司才是真正的AI受益者
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2018年，尽管中美关系紧张给华尔街带来了一定担忧，但Vicor，一家电源芯片和模块解决方案供应商，股价从1月的20美元左右最高涨至52美元，成为今年上涨最为快速的半导体公司之一。
Vicor公司股价图
这家成立于1981年的老牌电源模块及芯片公司，一直以来所关注的都是高能效、高可靠性及高利润率的电源应用，包括军事、火车等领域，不过Vicor这几年探索出了一个全新领域，那就是在高性能计算上的48V系统架构，并且正在把该方案向数据中心、服务器等领域拓展。在NVIDIA最新的DGX-2中，拥有16个GPU，每个独立的GPU子系统中，使用了3颗Vicor 48V-1V转换器，此外，在NVLink上也使用了Vicor的48V-1V转换器，同时，在该产品的其他部分，也采用了Vicor的方案。“整个DGX-2系统的DC-DC电源部分，有95%以上的地方使用了我们的产品。”Vicor 中国有限公司商务拓展经理陈历忠表示。
DGX-2详细分解图
2018年COMPUTEX上，黄仁勋双手托起了英伟达DGX-2，同时也托起了Vicor
Vicor全球市场总监Robert DeRobertis表示，在十年前，Vicor就开始针对数据中心的48V产品开发进行立项，但当谷歌正式加入OCP（开放计算项目 Open Compute Project）之后，48V系统才真正被正式商用。
由于近年来AI等高性能处理需求增多，各大处理器厂商纷纷开始堆叠内部的晶体管数和CPU核数，随之而来的是功耗的大幅提升。现在，一颗CPU至少几百瓦的功耗，如果按照平均1V的输入电压来算，负载电流则会高达数百A。如果这时仍采用过去的12V计算机传统电压轨的话，线材上的损耗I2R将会增加很多，同时对于整个PCB的布局布线，以及整个插座等，都是不小的挑战。实际上48V电压轨系统在通信行业已经有了非常广泛的应用，无论是机架、电源以及UPS等，都已经有了较高的技术水平和生态系统。也正因此，谷歌选择了48V到POL的直接降压模式，极大提高了服务器的电源效率。根据Vicor的官方数据显示，48V系统可减少30%功率损失，降低16倍布线，并可减少4倍的电容量。“老一代的POL负载点方案都是16相的，现在利用Vicor的方案只需要两相，成本几乎一样，但是在面积，效率等方面会得到更大提升。”“谷歌的应用只是在谷歌机房中，而NVIDIA的方案，则可满足整个人工智能领域的各项应用，这才是我们最期待的。”Robert表示。高性能计算 (HPC) 应用过去 10 年间一直使用 48V 机架配电基础架构，这可降低配电损耗，提高了性能需求，随之需要更高的 CPU 及 GPU 电源才能满足这些性能需求，未来随着主流数据中心服务器向48V迁移之时，给Vicor所带来的市场是巨大的。
48V的优势所在
Vicor的48V-1V方案，包括48V升降压稳压器，48V-1V VTM，以及PI3020数字控制与遥测器件
Vicor的合封电源技术解决了传统“最后一寸”给 CPU 与 GPU性能带来的障碍，这不仅可提高性能，简化主板设计，而且还可帮助处理器实现以前根本无法实现的性能，助力人工智能的蓬勃发展。
稳压器与处理器间的电阻可高达数百µΩ，处理器平均流耗约达200A，峰值电流更是平均电流的2倍，功率损耗会变得非常大。这其中带来的还不只是主板配送电源的损耗，比如随着电源配送引脚数增加，带来更多电源Pin脚，从而限制处理器的I/O功能，固定功率无法通过扩展满足峰值电流需求，额外增加大量的设计复杂度，电源无法实现更快的动态响应等。而通过Vicor合封电源技术方案，完全克服了这些障碍，实现了与处理器合二为一的整体效果。不光是谷歌和英伟达，包括Gyoukou的超级计算机等，都采用了合封技术，从而实现最佳的48V体验。在NVIDIA方案中，除了NVIDIA本身的GPU惹眼之外，几款黄灿灿的电源管理芯片同样引人注目，这其中包含了一对 MCM4608S59Z01B5T00 MCM 和一个 MCD4609S60E59H0T00 模块化电流倍增器驱动器 (MCD)，可在高达 1V 的电压下提供 600A 的稳定峰值电流和高达 1,000A 的峰值电流，并且效率可达90%以上。
如图所示，在NVIDIA DGX-2板卡上，除了MCM和MCD，还使用了一颗PI3526 ZVS降压稳压器
“未来IT系统领域的48V不再是趋势，而是事实。”Robert表示：“十年前，当Vicor开始涉足48V系统之时，没有任何生态系统，但现在自从谷歌采用之后，几乎所有超算和数据公司都开始进行相应的开发工作。而我们的竞争对手最近也都纷纷涉足这一领域，但事实证明，我们就是这一技术的引领者。”Vicor的方案无论从效率，尺寸，厚度，稳定性等方面来说，都是业界的佼佼者，也因此获得了英特尔、英伟达、谷歌甚至国内厂商的青睐。未来，48V不止会应用到计算（CPU+GPU）中，只要是几百瓦的大功率处理器，比如网络处理器等，都会采用48V方案。为了满足各种服务器厂商的需求，Vicor还推出了与现有12V电压轨配合的产品——NBM，利用NBM模块可实现双向48V-12V Buck Boost方案。
Vicor支持12V-48V，也支持48V-12V方案
除了数据中心这一巨大市场之外，Vicor现在正试图扩展其他高压电压轨的应用范围。比如在Vicor所擅长的铁路应用中，陈历忠特别强调道，目前一节高铁车厢中要有几十块Vicor的产品，从通信到辅助电动再到照明，可以说Vicor是目前国内最大的铁路电源模块供应商。“我们的产品在可靠性、抗震动性等方面有着优异表现，尽管我们有些模块已经存在了20年，性能已不算优秀，但由于稳定性高，目前仍被广泛使用。”现在，Vicor已经推出了全新平台，实现更小的封装和更高的功率密度，以满足市场最新要求。而在军用无人机应用中，一方面是电机功率不断提高，另外则是对轻量化和效率的要求提高，因此通过更高压母线（400V-800V），之后转成24V POL以实现效率最大化。在LED照明显示应用中，尤其是针对上百寸的LED电视来说，48V越来越受到关注，传统LED方式为5V电压轨传输，对于大功率LED来说，线上损耗会增加，同时电源也无法做薄，配合LED尺寸。而通过Vicor的方案，先将380V通过BCM转换为48V进行传输，之后再通过ZVS降压稳压器，将48V转成5V POL，从而极大减少损耗，减少散热，从而提高了整体画质色彩。而在基站应用中，随着GaN技术的来临，同样对高功率有了更多需求，Vicor的ZVS降压稳压器可实现48V-5.5V、12V以及24V等POL应用。在48V电瓶物流车、新能源48V混动汽车等领域，Vicor都有着自己独特的解决方案。为了满足众多垂直市场的需求，Vicor也专门推出了电源系统设计工具（Power System Designer），用户只需输入相应的参数，就可以得到Vicor的产品方案，十分方便。目前Vicor的千余种产品都在这一软件中。
Vicor在线选型软件界面
“Vicor提供的是整个电源系统，客户无需再花费大量精力在电源选择上，只需要专注在其差异化专长上即可。”陈历忠说道。“创新是Vicor的基因，尽管我们成功于小众市场，但我们的创新从未止步，无论哪个行业，只要客户有对电源差异化创新的需求，对效率有更高的追求，对产品可靠性看重，那么他们就可以选择我们，从而获得更大收益，甚至可以改变整个行业。”Robert总结道。