從12V到800V:安世中國AI服務器供配電全鍊路技術方案解析

2026-09-14 09:36:52 來源:京客網快報
        【每日科技網】

  四代架構演進與四大挑戰:供配電半導體需求全面升級

  AI服務器供配電正經曆四代架構演進:第一代傳統AC多級配電,五到六級變換,端到端效率約88%至92%,單機櫃不超過20kW;第二代OCP Open Rack 48V架構,機櫃集中供電,單機櫃30kW至60kW;第三代MVR+800V過渡方案,取消工頻變壓器和UPS,中壓直接整流到800V,BESS儲能直挂母線,單機櫃100kW至1MW;第四代SST+800V終極方案,采用SiC高頻隔離,效率約98.5%,預計2027年系統商用。核心趨勢明确:電壓越來越高、變換級數越來越少、效率越來越高。

  面對高壓化、高效率、高功率密度、高可靠性四大挑戰,安世中國定位“AIDC半導體能源基座領導者”,以完整産品線支撐AI供配電全鍊路。

  高壓化方面,傳統服務器12V供電向48V、800V演進,電壓提升67倍,線路損耗與線纜重量大幅降低,安世中國650V SiC、超快恢複二極管、高壓MOSFET全系列覆蓋800V架構。

  高效率方面,電源效率目标98%,隻允許2%損耗,電從電網到芯片要經過5至6次轉換,每次損耗都需優化。

  高功率密度方面,單機櫃功率從20kW躍升至100kW至1MW,空間不變,功率翻5至50倍,器件必須越做越小。

  高可靠性方面,AI大模型訓練連續運行數天,電源必須支持無縫切換、不斷電更換模塊和浪湧防護。

  ICS BG:邏輯、控制與驅動,管電的“指揮官”

  安世中國ICS BG産品覆蓋UPS、儲能BMS、SST及服務器供電。邏輯器件采用12英寸自研CMOS邏輯工藝,具備BONA有源區鍵合結構、3倍可靠性裕量和全項可靠性測試通過等優勢。

  具體來看,74LVC1G08GW為單路2輸入與門,SOT-353封裝,适合緊湊AFE闆單點使能;74AHC595PW為8位串入并出移位寄存器,适合UPS狀态擴展、BMS電芯均衡選通、SST多路驅動擴展;74LVC08APW、74HC08D為多路與門,用于切換門控、保護門控;74HC02D為或非門,用于故障安全鍊取反、關斷複位與故障鎖存。HCS系列輸入帶施密特觸發器,在強電磁幹擾環境下抗噪能力優于标準HC系列。選型上,5V控制軌可用HC系列,3.3V或混合電壓可用LVC系列,串行IO擴展可用595.在UPS中,邏輯器件可用于市電、電池、旁路使能“與”邏輯,故障“或”鍊取反觸發切旁路或關逆變,以及串行擴展驅動面闆LED或繼電器;在儲能BMS中,可用于過壓、過流、過溫與充放電使能“與”門控,過充過放關斷邏輯與SR鎖存,電芯均衡選通與SOC/LED指示;在SST與服務器供電中,可用于多電平功率級保護信号與PWM使能“與”邏輯,關斷複位與故障鎖存,數字隔離器後緩沖整形,以及多路MOSFET/IGBT驅動擴展。

  Power BG:MOSFET、SiC與IGBT,扛電流的“大力士”

  在PSU次級同步整流和OR-ing中,低壓MOSFET是關鍵。安世中國的30V系列導通電阻1mΩ級,适合電源初級和次級大電流開關;40V至80V系列兼顧耐壓與低導通電阻,适合LLC諧振變換和同步整流;25V系列導通電阻不到1mΩ,适合大電流輸出側同步整流。安世中國MOS明星産品年銷量超8500萬顆,基于12英寸工藝平台,具備超低Rdson、超強魯棒性和穩定交付能力。據測算,全球約2千萬台AI服務器、每台2個PSU,對應AI服務器電源MOSFET市場規模約5億顆。

  面向SST固态變壓器,安世中國SiC模塊覆蓋整流級AC-DC、隔離級DC-DC(DAB)、輸出級DC-AC三級架構。産品包括NT06T12Y2M1、NT04T12Y2M1、NT06T23Y2M1.均為1200V耐壓,采用Easy2B模塊,具備超低封裝寄生電感,可抑制dv/dt與關斷尖峰,匹配SiC高速開關特性。在UPS領域,安世中國IGBT提供650V和1200V兩大電壓等級,覆蓋多種電流規格。

  BIP BG:二三極管與防護器件,基層“螺絲釘”

  安世中國二三極管在供配電中具備四大優勢:一是低損耗高效整流,PMEG肖特基壓降低至0.25V,零反向恢複,比矽二極管損耗低30%至40%,助力PSU達到97.5%钛金效率;二是超小封裝,CFP貼片封裝比SMA/SMB省38%至69%面積,DFN2020D替代SOT89/223.PESD僅0.6×0.3mm,助力電源功率密度從50W/in³向100W/in³邁進;三是寬電壓覆蓋,肖特基20V至100V、TVS最高1500V浪湧、齊納2.7V至43V;四是車規品質,全系列AEC-Q101車規認證可選,結溫150℃至175℃,12英寸晶圓廠規模化生産,國産供應鍊穩定交付。

  典型器件包括:PTVS系列TVS用于雷擊浪湧防護,最高1500W耐受,響應小于1ns;PMEG系列肖特基用于電流管理、OR-ing與低壓整流,壓降低至0.25V,零反向恢複;BZT系列穩壓管用于電壓穩定,精度±2%,2.7V至43V寬電壓;PESD系列ESD用于接口靜電防護,±15kV防護,超低電容小于1pF;BC系列NPN三極管用于驅動控制,低飽和壓降小于0.2V,120款型号;BAS系列開關二極管用于高速信号開關,trr低至1至4ns,75V至100V耐壓。安世中國以全鍊路産品矩陣,為AI服務器供配電提供從控制、保護到功率轉換的完整解決方案。

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