英伟达GPU的电源主要来自多相电源系统与高压化供电架构，其功率需求随芯片性能提升而大幅增长，最高可达单卡2700W，单机柜功率突破120kW。以下为具体分析：

一、电源来源：多相电源系统与高压化架构

多相电源系统

英伟达GPU采用“多相控制器+DrMOS”的组合作为主流供电形式。例如：

V100/A100：至少需要16相电源解决方案（1颗多相控制器+16颗大电流DrMOS），AI服务器因搭载多张A100，单机新增多相电源产品价值量超300美元。

H100：MPS（芯源系统）为其提供多相电源解决方案，作为AI旗舰芯片的电源供应模组供应商，MPS的技术优势体现在5x6 DrMOS设计上，可解决散热问题。

高压化供电架构

随着GPU功耗突破千瓦级（如B200单芯片1000W、GB200达2700W），传统电力架构难以支撑，英伟达引入800V HVDC技术：

优势：通过高规耐高压PMIC（电源管理IC），实现800V直流电降压至54V直流电，适应芯片级0.8V-12V与系统高压输入的宽范围需求，确保电压精准控制与稳定输出。

技术依赖：氮化镓（GaN）与碳化硅（SiC）等第三代半导体技术，提升转换效率（如全碳化硅LLC拓扑效率可达98.5%）。

二、电源功率需求：从百瓦到千瓦的跨越

单卡功耗

消费级显卡：如RTX 4080（16GB）功率320W，系统最低要求750W；RTX 5080需750W-1000W电源（预留20%-30%冗余）。

数据中心GPU：

H100：功耗约700W，需多相电源系统支持。

B200/GB200：单芯片功耗达1000W/2700W，推动单机柜功率从20kW跃升至120kW以上。

整机功耗与电源配置

AI服务器：以搭载8张A100的服务器为例，单机新增多相电源产品价值量超300美元，电源功率需求从5.5-8千瓦攀升至13千瓦，未来可能继续提升。

散热挑战：高功耗导致散热需求激增，如GB200采用全水冷设计，电源模块需兼顾高效能与低发热。

三、电源技术趋势：高压化与智能化

高压化

技术路径：从12V供电升级至48V，再到800V HVDC架构，减少电力传输损耗，提升功率密度。

元件升级：超结MOSFET、碳化硅MOSFET等功率半导体向高耐压、大电流方向发展，支持高频操作（如1MHz以上）以减小磁性元件体积。

智能化

集成化：将多种电源管理功能集成到单颗芯片中，如Rambus推出的高效电源管理芯片，通过深度优化算法降低内存供电损耗，提升系统电力效率15%。

可配置性：电源管理芯片内部参数可配置，并提供通讯接口供外部CPU实时调整，甚至具备数字运算功能。

四、典型案例：英伟达GPU的电源解决方案

H100的电源设计

采用两级降压结构：第一级为切换电容转化器（48V→低压），第二级为串联电容器降压（10路输出，支持1500A电流）。

定制电感尺寸优化至18.5x10.5x3.2mm³，集成度提升，系统高度降低1.1mm，支持垂直供电。

GB200的电源挑战

功耗达2700W，需解决DrMOS过热问题。英伟达曾测试AOS的5x5 DrMOS，但因过热可能转向MPS的5x6 DrMOS（散热效能更佳）