AI和数据中心领域正面临一场“电力危机”。当前，英伟达等公司生产的最新图形处理器（GPU），其单颗芯片的功耗已从过去的300瓦猛增至1000瓦以上，预计未来将突破2000瓦。这意味着，一枚银行卡大小的芯片，其耗电量已等同于一台家用空调，且工作电压低于1伏，导致电流高达数千安培。面对这种低电压、大电流的极端工况，沿用多年的传统供电方式已无法满足需求。
在此背景下，垂直供电（VPD）技术应运而生，并迅速成为AI芯片供电的“标配”。这项突破性技术旨在解决传统供电模式的局限性，带来供电效率和空间利用的显著提升。
传统供电模式采用“横向供电”设计，电源模块位于芯片旁侧，电流需经过冗长且蜿蜒的路径才能抵达芯片核心。当电流只有几十安培时，这种设计尚可接受。然而，随着电流飙升至上千安培，供电路径上的微小电阻会导致巨大的能量损耗，即“I²R损耗”——电流翻倍，损耗将放大四倍。此外，传统模式还存在一个恶性循环：电流越大，所需的焊球数量越多，导致封装面积扩大，进而拉长供电路径，增加损耗，形成对更高供电能力的无限需求。尤其当HBM（高带宽内存）占据了芯片封装周围的几乎所有可用空间时，传统横向供电已无立足之地。英伟达公司在2026年的国际消费电子展（CES）上公布，其Rubin架构将全面采用VPD技术，正是应对HBM带来的空间挑战。
VPD技术的核心理念在于将电源模块直接放置在印刷电路板（PCB）背面，与芯片正对，实现电流“垂直向上”直接供电。这相当于将电源从桌边移至桌底，通过最短路径为设备供电，从而最大限度地减少损耗。这并非简单地缩小电源尺寸，而是对整个供电路径的系统性重构。工程师们将其概括为“以空间位置换取电气效率，以封装复杂度换取系统可扩展性”。
VPD技术带来四大核心优势：首先，大幅降低能量损耗，供电网络电阻可降低约89%；其次，释放主板宝贵的空间，使HBM内存和光模块的部署更为灵活；再者，显著改善供电质量，缩短的路径和更低的电感使得瞬态响应更快，确保AI芯片在突发计算时电压稳定；最终，突破了传统焊球的电流瓶颈，为未来可能达到10000安培甚至更高电流的超强AI芯片提供了扩展能力。
VPD的一种关键实现方式是In-Package IVR（封装内集成电压调节器），它将电压转换模块尽可能地靠近芯片核心。通过这种方式，高电压（损耗较小）可以走较长距离，而低电压、大电流仅需传输极短距离即可。根据不同的转换比例，技术方案可分为2:1、4:1、8:1等，每一代都致力于更短的电流路径和更高的系统效率。
英飞凌公司将VPD技术演进划分为三个阶段：第一阶段是成熟但已接近极限的离散/横向供电；第二阶段是目前大规模商业化开始实施的背面垂直供电模块（BVM），其供电网络总电阻可大幅降低89%；第三阶段则是处于概念/预研阶段的基板集成稳压器（SIVR），可将损耗再降低93%，但需要芯片厂商的深度参与，预计尚需3至5年才能落地。
VPD的推广离不开整个产业链的协同。芯片设计公司如英伟达、谷歌、英特尔、AMD和华为是需求驱动者，其中英伟达的Rubin架构是最大推手。电源方案提供商是核心受益者，包括Vicor、英飞凌、MPS、ADI、台达和瑞萨等公司均有布局。在封装制造环节，台积电的CoWoS先进封装技术是VPD的关键载体，日月光、安靠等负责封装测试，而沪电股份、深南电路等PCB厂商也面临高多层厚铜板的需求增长。此外，上游材料和器件供应商，如磁性元件和电容，也因VPD模块对超薄、高频、低损耗组件的需求而迎来新增市场。
AI的快速发展正在彻底改变数据中心的电力消耗格局。当前，数据中心已消耗全球约2%的电力，在AI的推动下，2023年至2030年间，数据中心的功率需求预计将增长165%。VPD技术不仅是“更优方案”，更是实现高算力AI的“唯一可行方案”。
市场分析预测，仅英伟达GPU相关的VPD市场，年规模就可能达到5亿至20亿美元。若加上谷歌TPU、AMD、英特尔、华为以及数据中心整机柜方案，到2030年前，全球VPD相关市场有望突破50亿美元。未来，随着技术成熟，2026年至2027年Rubin架构的量产将是VPD进入大规模验证阶段的关键节点。2027年至2028年，其他巨头跟进将使VPD成为行业标配。而2028年至2030年，SIVR技术的落地将引领下一波技术升级。
对于投资者而言，VPD电源模块供应商是确定性最高的受益者，如Vicor、Flex Power和Delta，英飞凌、MPS等也在快速追赶。磁性元件，特别是超薄、高频、低损耗的芯片电感和变压器，被视为增量最大的环节，相关A股标的包括铂科新材、东睦股份和顺络电子等。VPD的普及意味着电源管理将从“配角”升级为“核心组件”，相关企业的行业地位和议价能力有望系统性提升。然而，也需关注技术迭代、供应链集中、散热难题和地缘政治等潜在风险。
总而言之，VPD技术是AI芯片供电领域的一场范式转移，它为日益强大的AI“大脑”铺设了最短、最高效的“血管”。英伟达Rubin架构的全面采用标志着VPD从“可选方案”转向“确定性路线”，2026-2028年将是其大规模商业化的关键时期。中国产业链在磁性元件、先进PCB、封装测试和VPD模块等环节蕴藏着结构性机遇。