LPD、VPD 與 IVR：AI 高算力時代的電源供應架構
2026.9.14
技術文章
GOTREND
Q & A(條列式)：
• Q1：LPD、VPD 與 IVR 分別代表什麼？
A：LPD 是 Lateral Power Delivery（橫向供電），VPD 是 Vertical Power Delivery（垂直供電），IVR 是 Integrated Voltage Regulator（整合式電壓調節器）。LPD 與 VPD 描述電源模組的位置與電流傳輸路徑；IVR 則描述電壓調節功能向封裝或晶片端整合的程度。
• Q2：為什麼 AI 伺服器需要改變傳統供電方式？
A：AI GPU 與 ASIC 的核心工作電壓持續降低，而負載電流快速提高。供電路徑中的寄生電阻與寄生電感會加劇 IR Drop、I²R 損耗與瞬態壓降，因此縮短 PDN 路徑、降低寄生阻抗及提高瞬態供電能力，已成為高算力平台的重要設計課題。
• Q3：VPD 一定會完全取代 LPD 嗎？
A：不一定。LPD 技術成熟、成本與製造難度相對較低，仍適合大量既有平台；VPD 則更適合高電流密度、供電路徑與板級空間已成為瓶頸的高階 AI 平台。兩者將依功率、散熱、PCB、封裝與成本條件並存。
• Q4：IVR 與 VPD 是同一種技術嗎？
A：不是。VPD 是垂直電力傳輸架構，回答「電源放在哪裡、電流如何送到負載」；IVR 是電壓調節器的整合方式，回答「電壓調節功能整合到多靠近晶片的位置」。兩者可以搭配，但定義與設計層級不同。
• Q5：磁性元件在下一代 AI 電源中扮演什麼角色？
A：隨著多相 VRM、高頻切換與高電流密度發展，功率電感需要更低 DCR、更高 Isat／Irms、更低漏磁與更佳熱管理；TLVR 耦合式磁性元件則可透過相間磁耦合與次級補償路徑，改善多相電源的瞬態電流響應。
A：LPD 是 Lateral Power Delivery（橫向供電），VPD 是 Vertical Power Delivery（垂直供電），IVR 是 Integrated Voltage Regulator（整合式電壓調節器）。LPD 與 VPD 描述電源模組的位置與電流傳輸路徑；IVR 則描述電壓調節功能向封裝或晶片端整合的程度。
• Q2：為什麼 AI 伺服器需要改變傳統供電方式？
A：AI GPU 與 ASIC 的核心工作電壓持續降低，而負載電流快速提高。供電路徑中的寄生電阻與寄生電感會加劇 IR Drop、I²R 損耗與瞬態壓降，因此縮短 PDN 路徑、降低寄生阻抗及提高瞬態供電能力，已成為高算力平台的重要設計課題。
• Q3：VPD 一定會完全取代 LPD 嗎？
A：不一定。LPD 技術成熟、成本與製造難度相對較低，仍適合大量既有平台；VPD 則更適合高電流密度、供電路徑與板級空間已成為瓶頸的高階 AI 平台。兩者將依功率、散熱、PCB、封裝與成本條件並存。
• Q4：IVR 與 VPD 是同一種技術嗎？
A：不是。VPD 是垂直電力傳輸架構，回答「電源放在哪裡、電流如何送到負載」；IVR 是電壓調節器的整合方式，回答「電壓調節功能整合到多靠近晶片的位置」。兩者可以搭配，但定義與設計層級不同。
• Q5：磁性元件在下一代 AI 電源中扮演什麼角色？
A：隨著多相 VRM、高頻切換與高電流密度發展，功率電感需要更低 DCR、更高 Isat／Irms、更低漏磁與更佳熱管理；TLVR 耦合式磁性元件則可透過相間磁耦合與次級補償路徑，改善多相電源的瞬態電流響應。
前言
隨著人工智慧（AI）伺服器、圖形處理器（GPU）、特殊應用積體電路（ASIC）與高效能運算（HPC）平台快速發展，處理器核心電壓持續降低，部分應用已低於1V；另一方面，負載電流卻持續攀升至數百安培，甚至朝千安培級發展。在如此高電流條件下，電源設計的瓶頸已不只是 DC-DC 轉換效率。電源傳輸網路（Power Delivery Network, PDN）中的寄生電阻、寄生電感及供電距離，都會直接影響壓降、功率損耗與負載瞬態響應。因此，如何縮短供電路徑、降低 PDN 阻抗，已成為下一代 AI 電源設計的重要課題，也讓 LPD、VPD 與 IVR 成為近年高算力平台的重要技術方向。
一、為什麼 AI 運算會形成「千安培」供電挑戰？
處理器所需功率可簡化理解為電壓與電流的乘積。當核心工作電壓降低、運算功率持續增加時，供電電流便必須同步提高。在數百安培甚至更高的負載條件下，即使 PCB 電源平面的等效電阻非常低，仍可能產生明顯的線路損耗與溫升。同時，供電路徑中的寄生電感，也會在高速負載變化時形成額外電壓偏移。
因此，AI 電源設計的重點正從單純追求「更高的 VRM 轉換效率」，逐步擴展至以下方向：
• 縮短供電路徑
• 降低 PDN 寄生阻抗
• 降低導通損耗與溫升
• 提高負載瞬態響應能力
• 提升單位面積的供電電流密度
二、什麼是 LPD（Lateral Power Delivery，橫向供電）？
橫向供電是目前伺服器與高效能運算平台中相當成熟的供電方式。常見架構中，電壓調節模組（VRM）、整合式驅動器與功率 MOSFET，以及功率電感，皆配置於 CPU、GPU 或 ASIC 周圍，再利用 PCB 表層或內層電源平面，將大電流橫向傳送至處理器。橫向供電的主要優點是技術成熟、供應鏈完整，PCB 佈局、製程及散熱設計也已有大量實務經驗。然而，當負載電流持續提高時，較長的橫向電流路徑會增加寄生電阻與寄生電感，也會提高 PCB 銅損。這些因素不只降低效率，也會增加高電流快速變化的負載下的電壓下陷與瞬態控制難度。
三、什麼是 VPD（垂直供電）
垂直供電的核心概念，是將最終級電源模組移至處理器正下方或非常接近負載的位置。電流不再需要從處理器周圍長距離橫向傳輸，而是透過 PCB 過孔與垂直互連，沿垂直方向直接送往處理器。相較於 LPD，VPD 可以明顯縮短高電流供電路徑，因此有助於減少電壓降、線路損耗、寄生電感以及高速負載變化造成的電壓偏移。另一項重要優勢，是將部分電源元件移至主機板背面後，可釋放處理器周邊的頂層 PCB 空間，有利於高速訊號傳輸、零件配置，以及在有限空間內安排更多線路。不過，垂直供電並非沒有代價。其設計通常需要更複雜的高電流過孔、PCB 疊構、背面散熱與機構設計，因此對製造能力、熱管理及系統整合提出更高要求。
四、LPD 與 VPD 的主要差異
• 供電位置：LPD 將電源模組配置於處理器周圍；VPD 則配置於處理器正下方或非常接近負載。
• 電流路徑：LPD 主要經 PCB 平面橫向傳輸；VPD 則透過過孔與垂直互連縮短供電距離。
• 供電距離與 PDN：LPD 路徑較長、寄生阻抗相對較高；VPD 有利於縮短路徑並降低 PDN 寄生阻抗。
• 空間利用：LPD 會占用較多處理器周邊電源區域；VPD 可釋放更多頂層空間給高速訊號與去耦佈局。
• 設計與製造：LPD 技術成熟且成本相對可控；VPD 對 PCB、散熱、封裝與機構整合要求較高。
因此，VPD 並不代表一定會全面取代 LPD。實際架構仍須依處理器功率、電流密度、PCB 空間、散熱、成本及製造能力進行選擇。
五、什麼是 IVR（整合式電壓調節器）
IVR 與 LPD／VPD 屬於不同層級的概念。LPD 與 VPD 描述的是「電源模組放在哪裡，以及大電流如何送到負載」；IVR 則描述「電壓調節功能整合到多靠近晶片的位置」。IVR 的設計方向，是將部分或全部最終級電壓轉換功能從主機板進一步移向處理器封裝、晶粒或其他靠近負載的位置。例如部分全整合式電壓調節器（Fully Integrated Voltage Regulator, FIVR）架構，可先將相對較高電壓、較低電流的電力送到處理器附近，再由整合式調節器產生不同核心或功能區塊所需要的低電壓電源軌。這類架構可以降低長距離傳輸低電壓、大電流所造成的損耗，同時讓電壓調節位置更接近實際負載。因此，VPD 與 IVR 並不是同義詞，也不是互相排斥的技術。先進 AI 系統可以同時採用垂直供電與高度整合式電壓調節。
六、TLVR 與 LPD、VPD、IVR 之間的關係？
無論採用 LPD 或 VPD，AI GPU 與 ASIC 都必須處理非常快速的負載變化。傳統多相降壓式電壓調節器主要依靠各相電感的電流斜率來追蹤負載變化。當負載瞬間增加時，若電感電流上升速度不足，就可能造成輸出電壓下陷。TLVR（Trans-Inductor Voltage Regulator）透過各相耦合式電感／變壓器結構，以及相互連接的次級繞組與補償路徑，使多個相位能共同參與瞬態電流響應。其主要目的，是在維持合理穩態紋波的同時，提高負載瞬態時的總電流變化速度，降低輸出電壓下陷與過衝。因此，TLVR 與 VPD 並不是競爭關係。VPD 解決的是供電距離與空間問題；TLVR 解決的則是多相 VRM 的高速瞬態響應問題。高創科技 GTLVR／GTLVRM 系列即朝多相高電流 VRM 應用發展，磁性元件設計重點包括低直流電阻、高電流能力、低漏磁、薄型化以及高功率密度。
七、下一代 AI 電源對磁性元件提出哪些要求？
隨著供電電流與功率密度提高，功率電感與耦合磁性元件必須同步提升：
• 低 DCR：降低大電流導通損耗與溫升。
• 高 Isat／Irms：在體積縮小的同時維持足夠的飽和電流與熱電流能力。
• 高頻低損耗：降低高開關頻率下的磁芯損耗與交流損耗。
• 低漏磁與低 EMI：降低對高速訊號與鄰近電路的磁場耦合干擾。
• 薄型化與高功率密度：因應 VPD、SiP、3D 封裝及低高度需求。
• 良好的熱與機械可靠度：在高溫、高電流及功率循環環境下維持穩定性能。
結語
隨著 AI 算力持續提升，電源設計已從單純的主機板 VRM 問題，轉變成涵蓋 PCB、電源模組、先進封裝、晶片、散熱與磁性元件的系統級工程。LPD 具有成熟度與成本優勢，仍會持續存在；VPD 透過縮短高電流供電路徑，改善 PDN 損耗、瞬態表現與 PCB 空間利用率；IVR 則進一步將電壓調節功能推向負載端。TLVR 則可從多相電源拓撲與磁耦合角度改善高速負載瞬態響應。未來的 AI 電源不會只有單一答案，而更可能依照電流、功率密度、散熱、封裝與成本條件，形成 LPD、VPD、IVR 與 TLVR 相互搭配的多層次供電架構。對磁性元件而言，低 DCR、高電流、高頻低損、低 EMI、薄型化與良好熱管理能力，將持續成為高密度 AI 電源的重要設計方向。
• 供電位置：LPD 將電源模組配置於處理器周圍；VPD 則配置於處理器正下方或非常接近負載。
• 電流路徑：LPD 主要經 PCB 平面橫向傳輸；VPD 則透過過孔與垂直互連縮短供電距離。
• 供電距離與 PDN：LPD 路徑較長、寄生阻抗相對較高；VPD 有利於縮短路徑並降低 PDN 寄生阻抗。
• 空間利用：LPD 會占用較多處理器周邊電源區域；VPD 可釋放更多頂層空間給高速訊號與去耦佈局。
• 設計與製造：LPD 技術成熟且成本相對可控；VPD 對 PCB、散熱、封裝與機構整合要求較高。
因此，VPD 並不代表一定會全面取代 LPD。實際架構仍須依處理器功率、電流密度、PCB 空間、散熱、成本及製造能力進行選擇。
五、什麼是 IVR（整合式電壓調節器）
IVR 與 LPD／VPD 屬於不同層級的概念。LPD 與 VPD 描述的是「電源模組放在哪裡，以及大電流如何送到負載」；IVR 則描述「電壓調節功能整合到多靠近晶片的位置」。IVR 的設計方向，是將部分或全部最終級電壓轉換功能從主機板進一步移向處理器封裝、晶粒或其他靠近負載的位置。例如部分全整合式電壓調節器（Fully Integrated Voltage Regulator, FIVR）架構，可先將相對較高電壓、較低電流的電力送到處理器附近，再由整合式調節器產生不同核心或功能區塊所需要的低電壓電源軌。這類架構可以降低長距離傳輸低電壓、大電流所造成的損耗，同時讓電壓調節位置更接近實際負載。因此，VPD 與 IVR 並不是同義詞，也不是互相排斥的技術。先進 AI 系統可以同時採用垂直供電與高度整合式電壓調節。
六、TLVR 與 LPD、VPD、IVR 之間的關係？
無論採用 LPD 或 VPD，AI GPU 與 ASIC 都必須處理非常快速的負載變化。傳統多相降壓式電壓調節器主要依靠各相電感的電流斜率來追蹤負載變化。當負載瞬間增加時，若電感電流上升速度不足，就可能造成輸出電壓下陷。TLVR（Trans-Inductor Voltage Regulator）透過各相耦合式電感／變壓器結構，以及相互連接的次級繞組與補償路徑，使多個相位能共同參與瞬態電流響應。其主要目的，是在維持合理穩態紋波的同時，提高負載瞬態時的總電流變化速度，降低輸出電壓下陷與過衝。因此，TLVR 與 VPD 並不是競爭關係。VPD 解決的是供電距離與空間問題；TLVR 解決的則是多相 VRM 的高速瞬態響應問題。高創科技 GTLVR／GTLVRM 系列即朝多相高電流 VRM 應用發展，磁性元件設計重點包括低直流電阻、高電流能力、低漏磁、薄型化以及高功率密度。
七、下一代 AI 電源對磁性元件提出哪些要求？
隨著供電電流與功率密度提高，功率電感與耦合磁性元件必須同步提升：
• 低 DCR：降低大電流導通損耗與溫升。
• 高 Isat／Irms：在體積縮小的同時維持足夠的飽和電流與熱電流能力。
• 高頻低損耗：降低高開關頻率下的磁芯損耗與交流損耗。
• 低漏磁與低 EMI：降低對高速訊號與鄰近電路的磁場耦合干擾。
• 薄型化與高功率密度：因應 VPD、SiP、3D 封裝及低高度需求。
• 良好的熱與機械可靠度：在高溫、高電流及功率循環環境下維持穩定性能。
結語
隨著 AI 算力持續提升，電源設計已從單純的主機板 VRM 問題，轉變成涵蓋 PCB、電源模組、先進封裝、晶片、散熱與磁性元件的系統級工程。LPD 具有成熟度與成本優勢，仍會持續存在；VPD 透過縮短高電流供電路徑，改善 PDN 損耗、瞬態表現與 PCB 空間利用率；IVR 則進一步將電壓調節功能推向負載端。TLVR 則可從多相電源拓撲與磁耦合角度改善高速負載瞬態響應。未來的 AI 電源不會只有單一答案，而更可能依照電流、功率密度、散熱、封裝與成本條件，形成 LPD、VPD、IVR 與 TLVR 相互搭配的多層次供電架構。對磁性元件而言，低 DCR、高電流、高頻低損、低 EMI、薄型化與良好熱管理能力，將持續成為高密度 AI 電源的重要設計方向。
