MLCC 龍頭村田攻 AI 晶片垂直供電，iPaS 明年量產
為減少電力傳輸的損耗，電源也開始從晶片周圍往「正下方」移動。全球積層陶瓷電容（MLCC）龍頭村田製作所計劃明年量產整合封裝解決方案（Integrated Package Solution，iPaS），將電容、電感等被動元件功能整合進多層電源基板，支援垂直供電（Vertical Power Delivery，VPD）架構。村田計劃將 iPaS 培養為下一代成長產品，目標是在量產後 18 個月內，將年營收推升至 500 億日圓。
隨 AI 加速器運算效能提高，晶片功耗與供電電流同步增加，但核心工作電壓仍維持在低電壓範圍，使最後一段供電必須處理愈來愈大的電流。
傳統架構多將電源模組配置於 AI 加速器周圍，再經由 PCB、封裝基板及相關線路將電力送入晶片；當電流持續提高，如何縮短供電路徑、降低電阻損耗與壓降，也成為 AI 晶片電源設計的重要課題。
根據韓媒報導，村田此次推出的 iPaS，便是希望進一步縮短電源與 AI 晶片之間的距離。不同於傳統將 MLCC、電感等元件安裝於基板表面，iPaS 將相關功能直接整合至超小型多層基板內，表面可形成電路布線，並利用內部導通孔（Via）連接上下層線路，使電力能夠垂直傳輸。
透過這項設計，電源模組可由原先配置於 AI 加速器周圍，進一步移至晶片正下方，以支援 VPD 架構。除了縮短大電流供電路徑，將部分電容及電感功能整合進基板，也能減少被動元件占用的表面空間，為 AI 晶片、HBM 及其他元件配置騰出更多空間。
村田目前分別開發電容型與電感型 iPaS，其中電容型將大容量電容整合至基板，可降低基板阻抗並減少表面 MLCC 數量；電感型則將線圈功能整合進基板，兼顧大電流與省空間需求。未來村田還計劃將電容與電感功能整合於同一基板。
村田在 2023 年首度展示 iPaS 樣品，並於 2024 年電子元件與技術會議（ECTC）展示採用 iPaS 的電源模組。根據當時測試結果，在維持與傳統設計相近電壓波動特性的情況下，表面安裝電容數量可減少超過 60%。
垂直供電很美好，但是實際如何呢？
不過，隨電源模組逐步靠近甚至移至 AI 晶片下方，也意味封裝、電源及散熱設計需要同步調整。除了大電流環境下的熱管理，包括多層基板、材料可靠性及有限封裝空間內如何配置電源與訊號線路，都將成為 VPD 後續導入需要解決的技術課題。
（首圖來源：村田製作所）