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“芯生萬象、集成未來”！近日，由芯師爺主辦、慕尼黑華南電子展協(xié)辦、深圳市半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會支持的“第六屆硬核芯生態(tài)大會暨頒獎(jiǎng)典禮”在深圳國際會展中心舉辦！芯師爺邀請半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈上下游的頂尖人才匯聚一堂，分享了中國芯的發(fā)展趨勢及敏銳洞察，攜手捕捉技術(shù)革新的前沿商機(jī)。
廣東微容電子科技有限公司首席技術(shù)專家譚斌受邀分享主題演講《看AI風(fēng)潮下，高端MLCC為高算力CPU/GPU保駕護(hù)航》。
廣東微容電子科技有限公司位于廣東省羅定市，主營被動(dòng)電子元器件MLCC，是中國高端MLCC主要制造企業(yè)。
譚斌，1996年畢業(yè)于西安電子科技大學(xué)電子材料與元器件專業(yè)。28年來，一直從事MLCC的開發(fā)，應(yīng)用和新技術(shù)研究等工作。曾負(fù)責(zé)從日本引入國內(nèi)第一條MLCC全自動(dòng)薄膜流延生產(chǎn)線，曾成功開發(fā)新型中高壓MLCC和賤金屬內(nèi)電極MLCC。
以下內(nèi)容為根據(jù)現(xiàn)場演講做不改原意編輯。
Part.01、AI興起，MLCC面臨挑戰(zhàn)
AI興起的環(huán)境下，當(dāng)前GPU、CPU對高算力需求迫切，MLCC也要同步優(yōu)化其特性護(hù)航GPU、CPU的使用安全。
如何做到這一點(diǎn)，要先從服務(wù)器的工作原理說起。服務(wù)器供應(yīng)電流是48V或54V的直流電源，GPU、CPU的供應(yīng)電流主要是12V或者更高，中間需要多路電源轉(zhuǎn)變。過程中，工程師很關(guān)心電路的用電安全怎么保障？如何去除高頻噪音，為GPU、CPU提供穩(wěn)定電流是MLCC當(dāng)下要解決的問題。
另一方面，GPU、CPU的需求正以每年10%甚至更高的速率增長，同時(shí)，由于算力的提升，GPU和CPU所需的晶管數(shù)量增多，功耗也快速上升。英偉達(dá)H100的晶體管數(shù)量在800 億支以上，英偉達(dá)最新推出的 GB 200 ，晶體管更是達(dá)到了2000 億支以上，海量的晶體管需要更大功率的電路系統(tǒng)來支撐工作。
之前一個(gè)GPU的工作功率大概是100多瓦，現(xiàn)在工作功率起碼漲了七八倍。為了滿足新算力需求下的GPU工作需求，GPU板子除了核心芯片，周邊全是電容器件，一個(gè)板子的電容數(shù)量可能超過1200個(gè)。有工程師表示，目前GPU的核心元件其實(shí)不是芯片，而是電容，電容是保障GPU正常工作的關(guān)鍵器件。
而電容之所以需要這么多，是因?yàn)镈rMOS本身輸出的電壓波形，無論空載還是滿載都有紋波和雜波。同時(shí)，CPU 工作時(shí)有輕載和重載切換，電壓會跌落，且有高頻諧波和雜音，此時(shí)都需要電容發(fā)揮穩(wěn)定電壓的作用。
GPU/CPU 對電路中電壓下降、功率上漲的變化，對電容的工作提出了更高要求，主要有四個(gè)方面：一是電容要在更小體積中實(shí)現(xiàn)更大容值，高算力GPU/CPU需要的電容數(shù)量更多，容量更大，在面積有限的板子上，更小的大容量電容才能滿足需求；二是電容需要承受更高的工作溫度，電壓下降，功率上漲，使得電路系統(tǒng)的電流大增，溫度也隨之提升；三是能忍受大電流所帶來的大紋波，需要超低 ESR；四是GPU/CPU工作頻率的提升需要電容能提供低ESL，高的自諧振頻率SRF。
Part.02、微容高端MLCC護(hù)航AI CPU/GPU
MLCC(Multilayer Ceramic Capacitors的簡稱)，也叫貼片電容，是由印好電極（內(nèi)電極）的陶瓷介質(zhì)膜片以錯(cuò)位的方式，多層疊合起來，經(jīng)過一次性高溫?zé)Y(jié)形成陶瓷芯片，再在芯片的兩端封上金屬層（外電極），從而形成一個(gè)類似獨(dú)石的結(jié)構(gòu)體，故也叫獨(dú)石電容器。
整體上來看，MLCC制作難度和技術(shù)門檻很高，是材料學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)的集大成者。國內(nèi) MLCC起步較晚，但隨著國內(nèi)企業(yè)制造業(yè)水平提高，包括設(shè)備、工裝夾具、材料等行業(yè)進(jìn)步，電容也在不斷發(fā)展。
微容科技作為國內(nèi)領(lǐng)先的MLCC原廠，公司在和材料商等各領(lǐng)域優(yōu)秀合作伙伴共同開發(fā)，協(xié)同推動(dòng)國產(chǎn)電容的發(fā)展；在材料制備方面擁有國內(nèi)先進(jìn)、國際一流的設(shè)備，目前能做到 100 納米級別產(chǎn)品，未來會更精細(xì)。在疊層技術(shù)上也很先進(jìn)，能在小顆粒里疊?1200 層。
為滿足高算力GPU/CPU需求，微容科技對應(yīng)研發(fā)了高端MLCC。
針對高算力GPU/CPU使用場景中對電容的要求變化，微容科技采取了一系列措施優(yōu)化電容生產(chǎn)：電容需要小體積大容量，微容科技就通過更細(xì)的陶瓷粉料、超薄更高層的承受獲得更大電容值；要承受高溫，就采用125℃甚至135℃高溫瓷料制造產(chǎn)品；并通過特殊的工藝和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，滿足高端電容所需的超低ESR，大的紋波能力和低ESL、高的自諧振頻率SRF性能需求。
在 AMD 新發(fā)布的 AI 芯片上，我們也觀察到有很多低串聯(lián)檢測電感的電容在保障系統(tǒng)工作。市場還在對小面積大容量的電容提出更為極致的要求，未來給 GPU供電可能發(fā)展到在 GPU 背面直接垂直供電，微容科技也持續(xù)在為此開發(fā)更薄、容值更大的電容。
除了 AI 服務(wù)器，馬斯克近期發(fā)布的Cybercab與Robovan無線充電所采用的C0G高壓諧振電容、機(jī)器人DC-DC電源模塊中的低壓C0G諧振電容，在這些熱門前沿應(yīng)用中，微容科技產(chǎn)品也有相關(guān)布局。
整體來說，微容科技可以為AI各類設(shè)備與終端提供高容、高溫、高壓、高可靠的MLCC一站式解決方案。
