貼片電容的低ESR優勢在AI芯片供電中的應用

文章出處：平尚科技責任編輯：平尚科技發表時間：2025-12-02

?貼片電容的低ESR優勢在AI芯片供電中的應用

在當前AI算力狂飆突進的時代，AI芯片的供電網絡（PDN）設計已超越傳統范疇，成為決定算力能否充分釋放的核心戰場。當芯片在納秒間切換于待機與數百安培的峰值負載時，供電網絡的瞬時響應能力與穩定性直接關系到計算任務的成敗。在這一精密而苛刻的能量體系中，貼片電容，尤其是具備超低等效串聯電阻（ESR）特性的產品，已從普通元器件躍升為保障AI芯片穩定運行的“關鍵衛士”。東莞市平尚電子科技有限公司憑借在工業級電子元器件領域，特別是在液冷散熱應用中的技術深耕，其低ESR貼片電容方案正為國產AI計算硬件提供堅實可靠的電源完整性保障。

?貼片電容的低ESR優勢在AI芯片供電中的應用

AI芯片供電的嚴苛挑戰與低ESR的價值核心

AI服務器與高性能計算卡中的GPU、ASIC等芯片，其工作模式以突發性、高功率為顯著特征。這種極動態的負載變化對電源提出了近乎矛盾的要求：既要提供超大電流，又必須將電壓波動抑制在極窄的窗口內（通常要求控制在±2%以內）。任何微小的電壓“塌陷”（Voltage Droop）或高頻噪聲，都可能導致芯片計算錯誤或性能降頻。

傳統電容在應對這種高頻、大電流的瞬態需求時，往往因ESR過高而力不從心。ESR如同電流在電容內部流通時必須克服的“摩擦力”，它不僅會消耗能量、導致電容自身發熱，更會在負載突變時產生額外的紋波電壓，惡化電源質量。因此，降低ESR是提升供電網絡響應速度、降低紋波噪聲、提高整體能效的直接路徑。平尚科技聚焦于AI與液冷應用場景，其開發的低ESR貼片電容通過選用高階介質材料（如X7R、X6S及特性更穩定的C0G材料）和優化內部電極結構，有效將這一關鍵參數降至毫歐級水平。

低ESR貼片電容

實測對比：毫歐之差，性能之別

為量化低ESR貼片電容帶來的實際收益，我們以平尚科技適用于AI芯片核心供電的系列產品為例，與常規工業級貼片電容進行對比測試。

在模擬AI訓練負載循環的測試中，我們觀測到：采用平尚科技低ESR（典型值<5mΩ @100kHz）C0G介質貼片電容的供電電路，在芯片負載階躍跳變的瞬間，其輸出電壓的下沖（Undershoot）幅度比采用普通ESR（>10mΩ）貼片電容的電路降低了約60%。這意味著芯片電源引腳感受到的電壓更平穩，為算力持續滿載輸出創造了條件。

更重要的是，低ESR直接帶來了更優的溫升表現。在持續滿載測試中，由于自身損耗（I2R）大幅降低，低ESR貼片電容的殼體溫升比普通產品低8-12℃。這一特性在液冷系統中尤其寶貴。根據平尚科技的研究，在高效的液冷散熱環境下，元器件的工作溫度波動范圍可比傳統風冷系統大幅收窄。更低的自身發熱意味著電容芯子溫度更低，從而與液冷系統形成良性循環，顯著延緩材料老化。實測數據表明，在85℃的相同工作溫度下，得益于液冷高效散熱與低損耗設計的雙重作用，電容的預期壽命可比在風冷環境中延長2.5倍以上。

低ESR貼片電容

液冷環境下的協同設計與選型考量

液冷技術的普及，為AI芯片散熱提供了強大支持，同時也對周邊元器件提出了新要求。貼片電容在液冷環境中的應用，絕不僅僅是簡單地“浸泡”或“接觸”冷卻。平尚科技基于工業級液冷方案的經驗，指出選型時需額外關注：

首先，是介質材料的溫度穩定性。液冷系統雖整體溫度可控，但局部仍可能存在梯度。采用如C0G這類溫度補償型介質，其容值在-55℃至125℃范圍內變化率可低至±0.3%，確保電容的濾波性能在復雜工況下始終如一。其次，是封裝可靠性。電容必須具有良好的密封性，以抵御長期處于冷卻介質環境中可能帶來的影響。最后，是布局優化。在液冷設計中，應優先將為大電流AI芯片供電的低ESR貼片電容盡可能貼近芯片的電源引腳布置，以最大限度地縮短高頻電流回路，降低寄生電感，這與液冷散熱模塊的布局需要協同考慮。

平尚科技的低ESR貼片電容?

平尚科技的低ESR貼片電容解決方案，已成功應用于多款國產AI訓練加速卡及服務器主板的研發與量產中。在某國產AI加速卡項目中，設計團隊在GPU核心的電源輸入級采用平尚科技的低ESR貼片電容陣列。實測數據顯示，在持續雙精度浮點計算滿載狀態下，GPU核心供電軌上的紋波噪聲被有效抑制在15mV以內，整機電源效率達到94%。這一實實在在的參數表現，完全滿足了高性能AI硬件對電源“潔凈度”與高效能的嚴苛要求，助力國產算力基礎設施穩步向前。

在AI芯片追求極致算力的道路上，穩定而高效的供電是看不見的生命線。貼片電容的ESR，這個曾經被忽略的毫歐級參數，如今已成為衡量供電網絡質量的關鍵標尺。平尚科技通過持續的技術鉆研與貼近應用場景的測試驗證，將其工業級低ESR貼片電容打造為AI芯片可靠的“能量后盾”。它們以毫歐級的優勢，默默守護著每一伏特電壓的穩定，確保澎湃的算力能夠無拘無束地釋放，為國產AI硬件的崛起奠定了堅實的底層基礎。

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