AI晶片功耗與散熱成瓶頸！NVIDIA與西門子EDA、英飛凌 從3D IC設計推進800V供電

AI 晶片運算能力提升，封裝內的功耗與熱量也更集中，資料中心機櫃需要處理的供電規模同步增加。西門子與英飛凌在 NVIDIA GTC Berlin 期間分別公布合作進展：西門子將代理式 AI 延伸至 3D IC 電熱協同設計；英飛凌則與 NVIDIA 推進採用氮化鎵（GaN）的 800V 直流資料中心供電轉換方案，從晶片設計到機櫃電源鏈回應 AI 基礎設施的電力挑戰。

西門子表示，新的 EDA 工作流程可由工程師設定設計目標，再透過 Intelligence Center X 的 Fuse EDA AI Agent 自動調用七款西門子工具，協調九個流程階段，執行電氣、功耗、熱分析及設計空間探索。代理式 AI 可依分析結果找出未達設計目標的原因，判斷問題可能來自供電、晶粒布局、封裝材料或多項因素交互作用，再進一步比較不同設計配置。

依西門子公布的基準測試，這套流程可將工程工作量減少最多 95%，原本需數天的工具流程設定可縮短至五分鐘以內；相較傳統手動流程，可探索的設計方案範圍最高增加 50 倍。西門子指出，流程可連續執行 8 至 10 小時，進行數十至上百個推理步驟，協助工程師在設計早期評估更多電熱條件。上述效益為西門子公布的測試結果，實際表現仍與設計、工具及工作負載有關。

英飛凌科技（法蘭克福證交所：IFX；OTCQX：IFNNY）與 NVIDIA 的合作，則聚焦 AI 資料中心逐步導入的 800V DC 配電架構。兩家公司共同開發高壓中繼匯流排轉換器（IBC），將主匯流排電壓轉換為後級電源可使用的較低電壓，再供應 AI 加速器板卡上的核心電源與負載點電源。

英飛凌表示，GaN 功率元件可支援最高達 1MHz 的切換頻率，有助縮小磁性與被動元件體積，提升功率密度；其產品組合也支援 800V 轉 50V、12V 及 6V 等轉換比例。英飛凌執行長 Jochen Hanebeck 表示，AI 正從根本上改變電力基礎設施需求，半導體是應對這項挑戰的重要技術之一。

兩項合作並非同一套產品，而是分別處理 AI 基礎設施的兩個環節：西門子協助工程師在晶片設計階段更早探索電力與散熱限制，英飛凌則著眼於資料中心機櫃內的高壓電力轉換。隨著運算密度持續提高，設計端與供電端如何共同管理功耗、散熱和效率，將成為 AI 基礎建設擴大的重要條件。