Die "Flamme" der KI hat auch die Analogchips erreicht.

Die Menschheit hat ungefähr 100 Jahre gebraucht, um das riesige Stromnetz in Röhren und integrierte Schaltkreise zu verkleinern und die digitale Ära einzuleiten. Doch in der Ära der großen Modelle bringt das Problem der Elektrizität das digitale System wieder in die physische Welt zurück. Je stärker die Rechenleistung, desto komplexer das System und desto wichtiger die Simulation.

Am 20. Mai gab NVIDIA die Ergebnisse des ersten Quartals des Geschäftsjahres 2027 bis zum 26. April 2026 bekannt. Der monatliche Umsatz belief sich auf 81,6 Milliarden US-Dollar, was einem Anstieg von 85 % gegenüber dem Vorjahr entspricht. Dabei betrug der Umsatz aus dem Datencenterbereich 75,2 Milliarden US-Dollar, was einem Anstieg von 92 % gegenüber dem Vorjahr entspricht. Das Gleiche gilt für die Speicherseite. SK Hynix gab im zweiten Quartal 2025 bekannt, dass das Unternehmen die Ausgaben für die Herstellung fortschrittlicher Chips erhöhen will, vor allem für HBM-bezogene Geräte, und dass der Jahresumsatz aus HBM-Verkäufen im Vergleich zum Vorjahr verdoppelt werden könnte.

Die Popularität von IAI hat NVIDIA zur glänzendsten Firma in der globalen Halbleiterindustrie gemacht und den Hochbandbreitenspeicher zu einer der knappsten Ressourcen in AI-Servern. Die erste Welle der AI-Gewinne ging an GPU und HBM. Gleichzeitig sehen wir, dass sich die zweite Welle der Gewinne auf Analogchips ausbreitet.

Kürzlich hat ADI Empower Semiconductor für 1,5 Milliarden US-Dollar in bar erworben, was ein klares Signal gibt: Der Wettbewerb in der AI-Industrieverschlägt sich von den offensichtlichen Rechenleistungselementen wie GPU und HBM hin zu den unteren Stützelementen wie Stromversorgung, Leistung und Signalintegrität. Analogchips sind nicht mehr nur Hintergrundkomponenten, sondern werden zu einem Schlüsselmerkmal für die weitere Expansion der AI-Infrastruktur.

Das Ende von AI ist nicht nur die Rechenleistung, sondern auch die Energie. Und die Kontrolle von Energie und Signal hängt schließlich immer von der Analogtechnik ab.

Der rasante Anstieg der Rechenleistung und die Stromknappheit

Wenn sich das AI-System von einem einzelnen Computer zu einem Rack, von Tausenden von Karten zu Hunderttausenden oder sogar Millionen von Karten-Clustern entwickelt, stößt das "Rechenleistungseimer" der digitalen Chips an die grenzenlose Begrenzung der physikalischen Gesetze.

Die "Stromknappheit" in den Datencentern wird von einer Vorhersage zu einer unmittelbar drohenden Krise.

Das Internationale Energieagentur (IEA) hat in seinem Bericht "Energy and AI" festgestellt, dass der Stromverbrauch der globalen Datencentern im Jahr 2024 etwa 415 TWh betrug, was etwa 1,5 % des globalen Stromverbrauchs entspricht. Bis 2030 wird der Stromverbrauch der Datencentern voraussichtlich mehr als verdoppeln und auf etwa 945 TWh steigen. Das IEA hat auch besonders darauf hingewiesen, dass AI einer der wichtigsten Treiber für diesen Anstieg ist. Der Stromverbrauch der beschleunigten Server wird voraussichtlich jährlich um 30 % steigen und fast die Hälfte des Nettozuwachs des Stromverbrauchs der globalen Datencentern ausmachen.

Das von OpenAI, Oracle und SoftBank vorangetriebene Stargate-Projekt kann auch als ein markantes Beispiel für diesen Trend angesehen werden. OpenAI hat im September 2025 bekannt gegeben, dass nach der Eröffnung von fünf neuen US-amerikanischen AI-Datencenter-Standorten die geplante Kapazität zusammen mit Projekten wie Abilene und CoreWeave fast 7 GW erreicht hat. Die Investitionen in den nächsten drei Jahren werden über 400 Milliarden US-Dollar betragen und sich der zuvor angekündigten Zusage von 500 Milliarden US-Dollar und 10 GW nähern.

Die Engpässe des AI-Systems liegen nicht mehr nur darin, "ob man einen schnelleren Kern herstellen kann", sondern sinken auf Probleme wie Stromverteilung, Leistungsumwandlung, Signalintegrität und Wärmeableitungsgrenze ab.

Ohne eine gute Stromversorgung ist die Rechenleistung ein Luftschloss.

Das 800V DC-Architektur, die die vertikale Stromversorgung revolutioniert

Deshalb beginnt NVIDIA, die 800V DC-Architektur selbst voranzutreiben.

NVIDIA hat im Jahr 2025 die 800V DC-Stromversorgungsarchitektur für die nächste Generation von AI-Fabriken vorgeschlagen. In ihrem offiziellen Technologieblog hat NVIDIA festgestellt, dass die traditionelle 54V-Rack-Stromversorgung ursprünglich für kW-Klassen-Racks ausgelegt war und nicht für die kommenden MW-Klassen-AI-Racks geeignet ist. NVIDIA plant, ab 2027 die 800V DC-Datencenter-Stromversorgungsinfrastruktur voranzutreiben, um IT-Racks mit 1 MW und mehr zu unterstützen.

Warum sollte man von 48V/54V auf 800V umstellen? Dies ist rein ein physikalisches und ingenieurmäßiges mathematisches Problem. Gemäß dem Jouleschen Gesetz: P = I x V, Ploss = I² x R. Wenn die Rack-Leistung (P) von einigen zehn kW auf über 1 MW steigt und man weiterhin die 54V-Niederspannungsstromversorgung beibehält, wird der Strom (I) auf erstaunliche Tausende von Ampere ansteigen.

Ein großer Strom bedeutet eine sehr hohe Übertragungsverluste (proportional zum Quadrat des Stroms). Die traditionelle Stromversorgungsweise ist eher eine horizontale Stromversorgung: Das Strommodul wird an einem bestimmten Ort auf der Hauptplatine oder der Beschleunigungskarte platziert, und der Strom fließt horizontal über die Kupferschicht der PCB, die Durchkontaktierungen, die Montagekugeln usw. zum Prozessorkern. Wenn der Strom jedoch auf Hundert Ampere oder mehr ansteigt, wird dieser scheinbar kurze Weg deutliche Widerstandsverluste, Spannungsabfälle und Wärme erzeugen.

Mit dem Anstieg des Stroms von GPUs (z. B. Blackwell oder sogar der nächsten Generation von Architekturen) auf über 1000 A treten bei der Stromversorgung zwei entscheidende Probleme auf: Erstens die verzögerte Transientenantwort: Wenn die GPU plötzlich voll belastet wird, bricht die Spannung sofort zusammen, wenn die Stromversorgung weit entfernt ist. Zweitens die parasitären Widerstandsverluste: Die horizontale Stromversorgung (vom Rand der PCB-Platine zum Chipzentrum) führt zu starken Spannungsabfällen.

NVIDIA hat festgestellt, dass bei einem Einzelserverrack mit 1 MW die Kupferleitungen für den Stromtransport allein bereits ein Gewicht von 200 kg hätten, was nicht nur wertvollen Serverraum beanspruchen würde, sondern auch die Verkabelung unmöglich machen würde. Nach der Umstellung auf 800V DC sinkt der Strom erheblich, und das Problem der Kupferverbrauch und des Raumbedarfs wird gelöst. Die von NVIDIA vorgeschlagene Kyber-Rack-Architektur ermöglicht die konzentrierte Übertragung von Hochspannungs-Gleichstrom und die einstufige Reduzierung auf weniger als 12V in der Nähe der Rechenknoten über einen Transformator mit hohem Übersetzungsverhältnis. NVIDIA hat angegeben, dass dieses einstufige Umwandlungskonzept im Vergleich zum traditionellen mehrstufigen Umwandlungskonzept die Fläche um ganze 26 % reduziert.

Dies ist keine kleine Anpassung, sondern eine Veränderung auf der Ebene der Stromversorgungsarchitektur. Dies treibt den Bedarf an vertikaler Stromversorgung und Stromversorgung in der Nähe des Kerns an.

Die vertikale Stromversorgung kann als die Spitzenstromversorgungstechnologie im Bereich der Hochleistungsrechnungen angesehen werden. Der integrierte Spannungsregler (IVR) und die Siliziumkondensatoren werden direkt in die Chip-Packung eingebaut und sogar unterhalb der GPU gestapelt. Über Mikrokontakte (Micro-bumps) wird der Strom wie bei einer "Injektion" direkt in den Waferkern eingespeist. Die Stromversorgungstechnologie und die Chip-Packungstechnologie verschmelzen hier vollständig.

Der Wert der vertikalen Stromversorgung liegt darin, diesen "letzten Weg" zu verkürzen. Sie versucht, die Stromumwandlung, die Entkopplungskondensatoren und die Stromintegritätsverwaltung näher an die Last zu bringen und den Strom über einen niederohmigen Pfad unterhalb der Packung oder des Chips näher an den Rechenkern zu leiten. Auf diese Weise kann das System die Spannungsabfälle und Wärmeverluste, die durch die horizontale Stromversorgung verursacht werden, reduzieren und gleichzeitig die Transientenantwortfähigkeit bei schnellen Laständerungen verbessern.

Jetzt zieht NVIDIA ADI, Infineon, MPS, Navitas, onsemi, Renesas, ROHM, ST, TI und andere Giganten zusammen, um schon in der frühen Phase des Chip-Designs gemeinsam zu diskutieren, "wie diese Stromversorgungsarchitektur aussehen soll und wie viel Raum für die Stromversorgung innerhalb der Packung reserviert werden soll". Die Stromversorgung ist nicht mehr ein peripherer Schaltkreis, sondern selbst die untere Architektur der Rechenleistungsinfrastruktur.

ADI erworben Empower:

Der Eintrittskarte für die "Stromversorgung in der Nähe des Kerns" erwerben

In der von NVIDIA propagierten 800V-Ökosystem hat ADI kürzlich große Summen investiert.

Am 19. Mai hat ADI bekannt gegeben, Empower Semiconductor für 1,5 Milliarden US-Dollar in bar zu erwerben. ADI hat öffentlich erklärte, der "Grid-to-Core" (von das Stromnetz bis zum Kern) Stromversorgungspartner für Hyperscaler (Supergroße Datencentern) und AI-Chiphersteller zu werden.

Das sogenannte Grid-to-Core kann als die vollständige Stromversorgungsstrecke von der Stromzufuhr des Datencenters bis hin zum Kern des GPU/ASIC verstanden werden, die die Hochspannungsverteilung, die Rack-Stromversorgung, die Server-Stromversorgung und die Board-Stromversorgung umfasst.

Und Empower ist genau der Schlüssel für ADI, um dieses Ziel zu erreichen. Das Kernstück, das Empower ADI anzieht, ist die Stromversorgung in der Nähe des Kerns und die vertikale Stromversorgung.

Die Kerntechnologie von Empower ist der IVR (integrierter Spannungsregler) und die Siliziumkondensatoren. Es kann das Stromverwaltungsmodul direkt auf Siliziumebene realisieren und es sogar in Form einer 3D-Packung unterhalb des GPU-Chips platzieren, um "vertikale Stromversorgung" zu ermöglichen. Dies hilft den Kunden, die Fläche, die der Stromversorgung auf der Platine beansprucht, um bis zu 4 Mal zu reduzieren und wird voraussichtlich den Rechenleistungskonsum in den Datencentern um 10 % bis 15 % senken.

Um die Wichtigkeit dieser Route zu verstehen, ist Vicor ein guter Vergleich.

In der vertikalen Stromversorgungsbranche ist Vicor einer der ersten Hersteller, der die entsprechende Architektur systematisiert hat. Sein grundlegender Ansatz ist die Factorized Power Architecture (FPA), bei der der traditionelle Stromumwandlungsprozess in verschiedene Funktionsmodule aufgeteilt wird und dann über hochdichte Module eine effiziente Umwandlung und Stromvervielfachung erfolgt.

Bei der Stromversorgung in der Nähe des Prozessors hat Vicor hauptsächlich zwei Arten von Wegen vorgeschlagen:

LPD, Lateral Power Delivery: Das Strommodul wird um den Prozessor herum platziert, um den Prozessor von der Seite her mit Strom zu versorgen.

VPD, Vertical Power Delivery: Das Strommodul wird weiter unterhalb des Prozessors oder in der Nähe der Packung platziert, um den Strompfad in vertikaler Richtung zu verkürzen.

Nach den offiziellen Informationen von Vicor kann seine Architektur LPD und VPD kombinieren, um den Widerstand der "letzten Zoll" der Stromversorgung zu verringern. Das entsprechende Konzept kann den Widerstand der Hauptplatine um bis zu 50 Mal reduzieren und die Anzahl der Stromanschlüsse des Prozessors um mehr als 10 Mal verringern.

Die konkreten Routen von Empower und Vicor sind nicht vollständig identisch, aber die Richtung ist die gleiche: Die Stromversorgung geht von der Board-Ebene in die Nähe der Packung, von der horizontalen Stromversorgung zur Stromversorgung in der Nähe der Last oder vertikalen Stromversorgung, von der Konkurrenz einzelner Bauteile zur Konkurrenz auf Systemebene der Stromversorgungsarchitektur.

Die Massenkonkurrenz der Analog- und Leistungshalbleiterhersteller

Bei den traditionellen allgemeinen Stromversorgungschips (PMIC) geht es um Kosten, Skalierung und Stückzahl. Bei den HPC-Stromversorgungen geht es um extreme Materialwissenschaften, Topologieinnovation und Topologie-Steueralgorithmen (digitale Stromversorgungssteuerung). Deshalb ist in den letzten Jahren die Konkurrenz um die Übernahme und Positionierung von Hochleistungs-Stromversorgungsunternehmen in der gesamten Halbleiterindustrie so heftig. Wer einen Platz in diesem Dachbereich der HPC-Stromversorgung einnehmen kann, hat die Eintrittskarte für den lukrativsten und am höchsten geschützten Markt der AI-Ära.

Angesichts der umwerfenden Geschäftschancen, die von der 800V-Hochspannungs-Gleichstromversorgung, der 48V-Architektur, den hochdichten Modulen und der Stromversorgung in der Nähe des Kerns ausgehen, setzen die globalen Analog- und Leistungshalbleiterhersteller alles daran, um um die nächste Generation der AI-Stromversorgungsarchitektur zu konkurrieren. Grob gesagt, bilden sich in diesem Wettbewerb mehrere verschiedene technologische Routen.

TI & ST: Reduzierung der Umwandlungsstufen

Texas Instruments (TI) verfolgt die Route der "hohen Dichte und weniger Stufen". Im März 2026 haben TI und NVIDIA ein vollständiges 800V-Konzept gezeigt, das nur zwei Umwandlungsstufen von 800V bis zum GPU-Kernstrom benötigt: einen 800V-6V-isolierten Busswandler und ein 6V-unter-1V-Mehrphasen-Buck-Konzept. Der 800V-6V DC/DC-Buswandler verwendet eine integrierte GaN-Leistungsstufe, erreicht eine Spitzeneffizienz von 97,6 % und eine Leistungsdichte von über 2000 W/in³.

ST setzt ebenfalls auf eine zweistufige Umwandlung. Im März 2026 hat ST eine 800V-6V/12V-Architektur vorgestellt. ST hat angegeben, dass der Weg von 800V bis 6V es ermöglicht, die 6V-Busleitung näher an den GPU zu bringen, die Umwandlungsstufen, den Kupferverbrauch und die Widerstandsverluste zu reduzieren und die Transientenleistung zu verbessern.

Die Logik der Stromversorgung in der Nähe des Kerns von TI & ST und ADI + Empower ist nicht vollständig identisch, aber die Richtung ist die gleiche: Je näher man an den Rechenkern kommt, desto höher ist der Wert der Stromversorgung.

MPS: Hochdichte modulare Stromversorgung

MPS ist ein unverzichtbarer Spieler auf dem Schlachtfeld der AI/HPC-Stromversorgung. Es bietet nicht einfach nur einen einzelnen DC/DC-Chip, sondern hat sich eher frühzeitig auf die Stromversorgungsanforderungen von Datencentern und AI-GPUs konzentriert und in hochdichte Stromversorgungsmodule, 48V-Architekturen, intelligente Leistungsintegration und digitale Steuerung investiert.

Hier liegt die eigentliche Schwierigkeit auf dem AI-Stromversorgungsmarkt: Es geht nicht darum, "ob man Stromversorgungschips herstellen kann", sondern darum, ob man