[產業應用]—針對次世代GPU VPD架構電源供應系統之超低電壓、大電流測試解決方案

AI算力演進下的電源測試挑戰

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隨著AI訓練模型的複雜度持續增加，GPU的峰值電流需求將達到2000A-5000A甚至更高，而核心電壓則維持在0.8V甚至更低。傳統的LPD（橫向電力傳輸）架構，由於電流路徑長、寄生參數大以及動態響應慢，已無法滿足下一代GPU的供電需求。

在今年的CES上，NVIDIA確認Rubin將採用**VPD（垂直電力傳輸）**解決方案。據NVIDIA表示，Rubin架構將配備更寬且更多的HBM4記憶體。由於HBM已經佔據了GPU封裝周圍的所有空間，已沒有剩餘的物理空間容納LPD，因此VPD成為最終的解決方案。Intel和Google也已開始試驗VPD解決方案，而華為也在關注這項技術，並持有「晶片垂直供電系統」的發明專利。（來源：EE Times）

（圖片來源：Vicor 官方網站）

然而，VPD 架構的引入為電源供應系統的測試與驗證帶來了前所未有的挑戰：如何在極低電壓下精確模擬數千安培的動態負載，以及如何驗證 PMIC（電源管理 IC）在奈秒級暫態響應下的穩定性，已成為所有上游供應商面臨的關鍵難題。

技術挑戰

VPD 架構下的測試難點與解決方案

面對這些挑戰，傳統電子負載已不敷需求。憑藉深厚的技術積累與卓越的產品效能，FaithTech 的 N 系列超低壓大電流電子負載專為 GPU/CPU 超低壓測試場景設計，具備低至 0.2V 的超低壓負載能力，完美涵蓋次世代 GPU 核心電壓的測試範圍。在電流承載方面，FaithTech N 系列不僅穩定實現高達 2000A 的大電流測試，更具備擴展至 5000A 的極限測試能力，精準重現 AI 訓練高峰期間 GPU 的滿載運作狀態。

至關重要的是，FaithTech N 系列低壓大電流電子負載具備高達 20A/µs 的動態電流轉換率，遠超業界標準。這使其能夠真實模擬 GPU 執行複雜矩陣運算時的毫秒級電流突波，協助工程師擷取極限動態條件下 PMIC 中微小的電壓驟降與過衝，進而最佳化迴路響應速度，確保供電系統的絕對穩健性。正因如此卓越的效能，FaithTech 獲得了 NVIDIA 及其核心 PMIC 與 GaN 供應商的高度認可，成為其研發實驗室中的關鍵測試設備。

FaithTech N 系列電子負載在微秒級動態響應下的電流變化圖

NVIDIA的生態系統中，高效的電力傳輸不僅仰賴架構創新，亦仰賴功率半導體材料的迭代。為滿足VPD架構對高開關頻率與低損耗的嚴格要求，以GaN（氮化鎵）和SiC（碳化矽）為代表的寬能隙元件已成為主流。FaithTech的測試解決方案與此趨勢深度整合，其高精度負載能夠有效驗證GaN元件在高頻下的開關特性與熱穩定性，協助合作夥伴優化圖騰柱PFC與LLC諧振轉換器的拓撲設計，從而在有限空間內實現更高的功率密度與轉換效率。

解決方案

FaithTech N 系列超低電壓大電流電子負載

FaithTech 多年來專注於低壓大電流測試領域。其技術積累源自新能源領域中最嚴苛的測試需求，並基於 NVIDIA 的 VPD 架構針對 AI 運算場景進行了深度優化。FaithTech N 系列電子負載專為 CPU/GPU 電源測試設計，提供以下核心技術優勢：

01 超低電壓負載能力

• N 系列：支援 0.2V 全電流負載，最高可達 [email protected]，完美契合次世代 GPU VPD 架構的核心電壓需求。
• 最低內阻 < 0.2mΩ，確保在低電壓條件下具備高電流吸收能力，並顯著降低測試功耗。

02 超高電流擴充能力

• 單一元件支援 [email protected] (FT68206N-20-2000)。
• 可擴充至 [email protected] (FT68215N-20-5000)，涵蓋 AI 訓練的峰值負載需求。

03 超快動態響應速度

• 20A/µs 的瞬態電流壓擺率，瞬態測試頻率高達 20kHz，能精確模擬 GPU 在矩陣運算期間的微秒級電流突波，協助工程師擷取 PMIC 的瞬態響應。

04 高精度暫態擷取

• 支援電壓下垂與過衝的即時監控。
• 電壓量測精度高達 0.025%+0.025% F.S.，電流量測精度為 0.05%+0.05% F.S.，確保測試數據可靠。

05 多種測試模式

• 支援四種模式：定電流 (CC)、定電壓 (CV)、定電阻 (CR) 與定功率 (CP)。
• 提供序列測試功能以編程複雜的負載時序並模擬實際運行條件，適用於 PMIC 動態特性驗證。

06 多種測試模式

• 支援四種模式：定電流 (CC)、定電壓 (CV)、定電阻 (CR) 與定功率 (CP)。
• 提供序列測試功能，可編程複雜的負載時序並模擬實際運作條件，適用於 PMIC 動態特性驗證。

07 通訊與控制

• 支援 RS232、RS485、LAN、USB、CAN（選配）。
• 支援 SCPI 與 ModBus 協定，有助於系統整合與自動化測試，可無縫整合至現有的測試平台。

產品系列與選型指南

以下為 FaithTech N 系列電子負載中適用於 GPU VPD 研發測試的主要型號。使用者可依據電流需求進行選擇：

支援客製化。詳情請造訪 FaithTech 官方網站：https://www.faithtechate.com/products/dc-electronic-load/nz-n-series-ultra-low-voltage-and-high-current-dc-electronic-load

應用場景

從實驗室到生產線的全鏈路支援

結論

為運算時代建立電力測試基礎

FaithTech N 系列超低壓大電流電子負載不僅是測試設備效能的突破，更是 AI 算力產業鏈的關鍵推手。它解決了 VPD 架構轉換過程中的核心測試挑戰，為 NVIDIA 下一代 GPU 的效能釋放掃清了驗證障礙。隨著 AI 工廠對能源效率和密度的要求日益嚴格，FaithTech 將繼續發揮其領先的測試技術優勢，與世界級的 PMIC 和功率元件製造商合作，共同鞏固運算時代的能源基礎，並見證每一個運算奇蹟的誕生。

請隨時聯絡 FaithTech 技術支援團隊。

參考資料：

• EE Times: https://www.eeworld.com.cn/dygl/eic717633.html
• Vicor 官方網站：https://www.vicorpower.com/zh-cn/industries-and-innovations/power-on-package
• FaithTech 官方網站：https://www.faithtechate.com/products/dc-electronic-load/nz-n-series-ultra-low-voltage-and-high-current-dc-electronic-load

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FaithTech 致力於技術前沿與自主研發，擁有近100項自主智慧財產權，並取得 CE、ROHS 及 ISO 9001 國際品質管理系統認證。

FaithTech 榮獲 「國家級專精特新『小巨人』企業」、「國家級高新技術企業」、「4項國家標準（含《大功率開關電源技術規範》）主要起草單位」、「深圳市專精特新企業」 等殊榮。憑藉可靠的產品品質與熱忱的服務，FaithTech 已與業界領先企業建立了長期的合作關係。

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