電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/梁浩斌）近年AI大模型的出現(xiàn)，引爆了AI算力需求，市場(chǎng)對(duì)相關(guān)算力硬件，包括服務(wù)器、交換機(jī)、AI加速卡、存儲(chǔ)、液冷等需求高漲。根據(jù)MIC及Trendforce測(cè)算，2023年全球AI服務(wù)器出貨量逾125萬臺(tái)，同比增長超過47%。

其中AI加速卡作為算力的核心來源，需求量暴增，今年以來我們經(jīng)?？梢钥吹礁骷铱萍脊緭屬?a href="http://www.www27dydycom.cn/tags/英偉達(dá)/" target="_blank">英偉達(dá)GPU的消息，這也是推動(dòng)英偉達(dá)在短時(shí)間內(nèi)市值飆升至全球前三的重要原因。

不過隨著GPU等AI芯片的功耗越來越高，AI加速卡、服務(wù)器也在面臨很多挑戰(zhàn)。在2024慕尼黑上海電子展上，村田分享了目前AI領(lǐng)域?qū)τ诒粍?dòng)元件的一些新的市場(chǎng)需求，以及他們?cè)贏I領(lǐng)域的創(chuàng)新產(chǎn)品以及解決方案。

AI加速卡功耗暴增，芯片、主板面臨新挑戰(zhàn)

在AI計(jì)算領(lǐng)域，由于并行計(jì)算的需求龐大，因此傳統(tǒng)的CPU并不適合用于進(jìn)行AI加速，而GPU等AI芯片中集成的核心數(shù)量通常多達(dá)數(shù)千個(gè)，因此可以進(jìn)行大規(guī)模的并行計(jì)算，從而快速對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，適合在AI領(lǐng)域應(yīng)用。

但如今大模型等AI應(yīng)用對(duì)算力的需求，推動(dòng)了AI芯片算力不斷提高，與此同時(shí)帶來的是越來越高的功耗。據(jù)村田市場(chǎng)及業(yè)務(wù)發(fā)展統(tǒng)括部戰(zhàn)略營銷營業(yè)部高級(jí)經(jīng)理盧國榮介紹，目前單AI芯片功率在300W左右，最新的設(shè)計(jì)已經(jīng)超過1000W，大功率的AI芯片對(duì)于電路設(shè)計(jì)帶來新的挑戰(zhàn)，比如能源損耗、信號(hào)完整性、電源穩(wěn)定性、外圍器件的可靠性等。

除此之外，在AI應(yīng)用的需求下，AI芯片異構(gòu)封裝集成的技術(shù)也成為了一個(gè)趨勢(shì)。那么這種趨勢(shì)，也給基板、MLCC電容等產(chǎn)品帶來技術(shù)升級(jí)需求，比如超薄型、耐高溫、可靠性高的產(chǎn)品等。

村田電子貿(mào)易（上海）有限公司 電容器產(chǎn)品技術(shù)科MLCC高級(jí)工程師高艾琳表示，目前芯片發(fā)展呈現(xiàn)制程越來越小的趨勢(shì)，芯片的核心電壓也越來越小，比如十多年前的芯片核心電壓在3.3V左右，但如今先進(jìn)芯片的核心電壓都在1V或1V以下。核心電壓下降對(duì)于芯片的供電電源穩(wěn)定性要求會(huì)變高，以往電源波動(dòng)能夠接受10%以內(nèi)的范圍，但如今只能接受5%甚至更小的波動(dòng)，于是對(duì)于芯片外圍的電容總?cè)萘恳缶吞岣吡恕?br />
對(duì)于AI加速卡來說，由于功耗越來越高，加速卡的PCB板上有更高容量的電容。在尺寸受到限制的加速卡PCB板上，就意味著需要提高單顆電容的容量密度，以及提供更小型化大容量的電容產(chǎn)品。

村田面向AI加速卡和AI服務(wù)器的電容產(chǎn)品

在AI加速卡中，村田能夠提供的產(chǎn)品非常豐富，除了電容之外，還有存儲(chǔ)、時(shí)鐘元件、溫度監(jiān)測(cè)傳感器、晶振、熱敏電阻、DC-DC等器件。

電容產(chǎn)品方面，村田在加速卡主板上，提供小尺寸大容量的陶瓷電容方案和聚合物鋁電容方案。據(jù)介紹，目前已經(jīng)量產(chǎn)的MLCC產(chǎn)品最大可以達(dá)到330μF容量。

針對(duì)OAM模組，村田也推出了100V的電容，并將1210尺寸做到10μF的容量，0603可以達(dá)到1μF，0805也能夠達(dá)到2.2μF，相比20年前有了巨大的提升。另外，服務(wù)器主板上的小尺寸大容量電容也是村田的強(qiáng)項(xiàng)，包括0201尺寸最大可以做到10μF容量，另外主流的產(chǎn)品包括0402 22μF、0805 100μF等都是服務(wù)器上常用的產(chǎn)品規(guī)格。

在芯片封裝中也需要用到MLCC，我們平時(shí)常見的CPU上，比如AMD和英特爾的CPU底部我們都能看到一些非常小尺寸的MLCC。

在芯片封裝中集成更多電容，可以實(shí)現(xiàn)阻抗最優(yōu)設(shè)計(jì)，同時(shí)減少板級(jí)損耗，因此電容的小型化和大容量在芯片封裝中十分重要。村田在DSC表貼電容和LSC背貼電容上都能提供不同規(guī)格的產(chǎn)品，其中表貼電容方面，村田注重小型化和大容量，以及大容量和低ESL兩種產(chǎn)品。面向大容量和低ESL的需求，村田推出了三端子電容，三端子電容是所有陶瓷電容中單體ESL最低的電容，可以在05035尺寸實(shí)現(xiàn)22μF的大容量。

在背貼電容方面，村田提供低厚度+低ESL的產(chǎn)品，包括三端子電容和長寬倒置電容都能滿足需求。長寬倒置電容高度控制在220微米，相比普通電容高度薄了一半以上，村田可以在這個(gè)厚度實(shí)現(xiàn)2.2uF的高容量。三端子電容方面，為了應(yīng)對(duì)背貼需求，村田也開發(fā)了220微米高度的0402尺寸1uF電容。

總而言之，村田在AI服務(wù)器上，包括服務(wù)器主板、AI加速卡主板、AI芯片封裝上，都能提供完整的MLCC產(chǎn)品。另外村田還提供主流的聚合物鋁電容，并往低厚度、低ESR的方向開發(fā)，目前已經(jīng)做到4.5mΩ 470μF。

創(chuàng)新“埋容”方案

以往的電容都需要貼片到主板或者芯片基板上，而村田推出了一種創(chuàng)新方案，將電容集成到PCB內(nèi)部，村田稱之為Integrated Package Solution（內(nèi)置埋容解決方案）。目前村田內(nèi)置埋容方案提供三種規(guī)格。

據(jù)介紹，這種埋容方案采用了疊層工藝，內(nèi)置埋容實(shí)際上也是與貼片電容一樣是不同層和不同材料組合的產(chǎn)品。而其中一個(gè)特點(diǎn)是通孔，可以直接連接埋容的頂部和底部電極，埋容電容內(nèi)部有許多通孔結(jié)構(gòu)，這樣的結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)垂直供電，縮短封裝內(nèi)供電距離，從而降低損耗。這在AI服務(wù)器主板、AI加速卡等領(lǐng)域都會(huì)有很大的應(yīng)用空間。

內(nèi)置埋容的另一個(gè)特點(diǎn)是有很高的容值密度，因?yàn)樘厥獾膬?nèi)置方式，厚度可以相對(duì)較大在300~500微米，所以從面積計(jì)算電容密度的話，內(nèi)置埋容的容值密度是2.3~3.0μF，相比MLCC更高。當(dāng)然從體積角度來計(jì)算，MLCC仍是容值密度最高的。

另外，內(nèi)置埋容在DC Bisa以及溫度特性上具備優(yōu)勢(shì)。從數(shù)據(jù)中可以看到，通常在電壓升高的情況下，目前市場(chǎng)上的常規(guī)電容會(huì)有容值下降的趨勢(shì)，而村田埋容的三種不同的尺寸容值電壓壓降的情況下是非常平穩(wěn)的。

同時(shí)由于是聚合物電容，所以在高溫情況下埋容產(chǎn)品相比MLCC更加穩(wěn)定，在高溫情況下容值能夠保持一定水平。

最后，據(jù)村田先端產(chǎn)品推廣科資深產(chǎn)品工程師王璐透露，這款產(chǎn)品預(yù)計(jì)在2025年下半年量產(chǎn)并上市。

小結(jié)：

在2024慕尼黑上海電子展上，村田還展出了通信計(jì)算、移動(dòng)出行、環(huán)境+工業(yè)和健康等四大領(lǐng)域的產(chǎn)品，包括適用于光模塊應(yīng)用的硅電容、DCDC＆ACDC模塊電源解決方案、慣性/超聲波傳感器、車載毫米波雷達(dá)模組、UWB模組、車載電容、鋰離子電池等多款產(chǎn)品?？梢钥吹酱逄镌谀壳暗氖袌?chǎng)發(fā)展潮流中，通過自身技術(shù)以及可靠的制造實(shí)力，正在將優(yōu)勢(shì)拓展到更多比如AI、汽車等熱門領(lǐng)域，期待未來能夠看到村田帶來更多創(chuàng)新產(chǎn)品。