淺談CPU/GPU芯片採用電感的關鍵指標-今展VRM穩壓專用Vcore電感的應用

  通膨持續影響終端消費，顯卡、板卡廠在整個2022年下半年普遍皆進行了庫存調整，使得出貨動能較為疲弱，不過隨著疫情趨緩後的經濟情勢回穩，以及上個季度的庫存去化，再加上晶片大廠紛紛推出新品加持，預期顯卡、板卡廠2023年上半年的出貨表現能有機會迎來回升。近幾年來顯卡、板卡廠受到應用在越來越多種不同類型的智能終端產品，因而對板上電感採用的趨勢聚焦在低阻抗高效率的提高性能、縮小尺寸、降低成本以及高可靠度這幾個指標性數值的表現。同時也有賴於人工智能不斷的演進，市場對更高效性能的深度學習GPU演算需求不斷的大幅增長，電感製造商或供應商也因此藉由創新的生產與製造技術來開發能夠滿足這樣高規格要求的新系列電感零組件。以下兩點就來帶大家分析顯卡廠在設計時所評估採用之電感應必備的兩大主要重點：

  1. 小型化 & 低感值：顯卡對於電感設計要求上需小型化低感值的趨勢已行之有年，但近年來的設計要求卻越來越高階且嚴格。例如在電感的感值運用已經從原來12~0.1uh逐漸變化到70~80nh，今展科技的電感產品為了滿足這樣的要求，開始導入將先進的熱壓電感技術搭配不斷改進的的磁芯材料來實現這個條件。其他電感供應商也常見使用如奈米晶體或非一般鐵粉銅芯等材料，這些材料與傳統的電感製造原料相比具有更高的磁導率和更低的磁芯損耗。此外，今展科技的創新繞線技術，如扁平繞線或多層繞線，可在更小的體積內實現更高的電感密度，利用表面貼裝技術(SMT)的封裝解決方案來實現尺寸更加小型化的設計。

  2. 高性能 & 低損耗：高速的轉換效率是高階顯示芯片對採用的電感零組件表現要求上的另一個主要指標，電感要在能確保GPU接收正確電壓的這個功能中發揮關鍵作用。高性能電感通常具有較低的直流電阻(DCR)和較高的電流處理能力，從而實現更好的電壓調節和更高的效率。今展科技的電感除了高效的DC/DC轉換效率能達到綠色環保要求並且降低電力使用成本以外，還採用了先進的磁芯材料和創新的繞線技術來提高電感穩定性並降低磁芯損耗，進一步提升電感的性能與降低其耗損。

  由上述中可知，小型化、低感值、高性能、低損耗是最新的顯卡/板卡的板端對採用之電感設計的幾點重要規格指標。然而除了這兩點以外，最新的顯卡對採用電感的效能要求中其實也還包括其他也必須一併考慮的以下這幾個重點：

  1. 低成本：顯卡設計中採用低成本的電感趨勢起先是源自於整機系統成本降低所被迫造成的影響，因此電感製造商今展科技為了實現這一目標，必須利用創新材料、新的製造工藝和封裝方式來導入解決方案，藉此來降低零件生產成本。例如：線材和線芯使用低電阻的銅材質來降低材料成本，或是在工廠的製造過程中使用自動化和表面貼裝技術（SMT），這樣的做法可同時提高生產效率並降低單位生產成本。

  2. 高可靠度：可靠度是影響顯卡效能表現的一個隱藏關鍵因子，因為任何VRM core保護元件出了問題都可能導致GPU核心芯片的故障，為了提高可靠度，電感生產商今展科技的產品測試都必須要符合嚴格的標準，例如：JEDEC或IPC制定的各項標準。今展科技也需要利用創新材料和工藝，像是化學鍍鎳、浸金(ENIG)電鍍或引線鍵合，以提高電感這類型被動元件的可靠度。此外，採用金屬複合薄膜（MCF）或陶瓷這類耐高溫且高可靠性類型的封裝方式，也能有助於保護電感，使產品在惡劣環境條件下依然維持高效的運作性能。

  總體而言，降低系統成本和提高可靠性的終端系統廠需求，因而往上推動了顯卡對於電感設計上採用時對於這兩項指標的要求標準也同時提高，今展科技的電感系列產品，從客戶要求的各個指標做專業的分析後，利用結合導入新材料、改善工廠生產製程、搭配封裝方式……等方式，專注地打造出能符合顯卡、板卡客戶的產品設計需求，有望隨著科技產業與市場趨勢的變化，打入並站穩高階顯卡與AI智慧深度學習的客戶供應鏈。