算力浪潮下,SiC/GaN加速AI数据中心电源落地
随着 AI 大模型快速迭代,算力需求爆发式增长,AI 数据中心的功耗压力也随之陡增。供电系统作为算力基础设施的 “心脏”,正朝着更高功率、更高效率、更高功率密度方向快速演进,以 SiC、GaN 为代表的宽禁带半导体器件,正在成为这场技术变革的核心支撑。
围绕 AI 数据中心供电的技术演进路线、宽禁带器件的落地现状,以及英飞凌对应的产品方案与产能规划,EEPW 电子产品世界的记者专访了英飞凌科技副总裁,英飞凌消费、计算与通讯业务中国区 AI 数据中心业务单元负责人王岩(Kim Wang)。
英飞凌科技副总裁,英飞凌消费、计算与通讯业务中国区 AI 数据中心业务单元负责人 王岩EEPW:当前 AI 算力持续走高,在您看来,AI 数据中心供电架构发生了哪些变化?SiC 与 GaN 器件分别承担怎样的角色?
王岩:算力提升直接带动整机功耗上涨,倒逼整个 AI 数据中心供电架构向更高功率、更高效率、更高功率密度演进,宽禁带 SiC、GaN 器件是实现这一演进必不可少的基础。
从单相 PSU(电源模块)来看,行业普遍采用图腾柱 PFC 拓扑来提升能效。650V SiC MOSFET 凭借出色的反向恢复特性与温度特性,是该拓扑快管的优选器件。在 LLC 变换环节,采用 650V SiC 或者 GaN 器件可以实现高频工作,系统开关频率最高可达 400kHz~500kHz,有效提升电源功率密度。
功率进一步提升之后,PSU 开始大量采用三相输入、800V/400V 输出架构,1200V SiC MOSFET 是当前三相 PSU 的主流选择。面向未来功率等级更高的固态变压器(SST)场景,行业还需要耐压 2300V、3300V 甚至更高规格的 SiC MOSFET 模块,以此匹配液冷系统的设计需求。
而在 HVDC(高压直流)系统中,需要依靠 HV IBC(中间总线转换器)将 800V/±400V 高压降压至 48V 及以下,供给后端算力柜主板。模块化 HV IBC 为追求更高功率密度,开关频率已经提升至 800kHz~1MHz,在这种高频工况下,GaN 器件具备显著优势,成为这类开关器件的优选方案。
总体来看,在 AI 数据中心供电技术迭代的路线图中,SiC 和 GaN 的重要性正在持续提升,这也是英飞凌重点投入布局的赛道。
EEPW:针对 AI 数据中心的各类供电场景,英飞凌推出了哪些差异化 SiC/GaN 产品方案,核心优势体现在哪里?
王岩:AI 供电架构的升级本质上是一套系统级优化。英飞凌深度联动下游电源厂商与终端系统厂商,参与 AI 供电架构技术路线的共同定义,我们的 SiC、GaN 产品开发,也是完全匹配这套演进路线来做定义的。
在 SiC 产品方面,英飞凌 SiC MOSFET G2 系列兼顾导通损耗与开关损耗,方便工程师在钛金级 PSU 设计中,同时满足重载、轻载双重能效指标。
PSU方面,为进一步提升单相 PSU 功率密度,不少电源厂商正在评估导入三电平拓扑,以此缩小 PFC 电感体积。对此我们推出 440V SiC MOSFET,对比同规格 650V 器件,开关损耗相关的 FOM(品质因数)降低幅度高达 30%~50%。
针对 HVDC PSU 常用的维也纳 PFC 拓扑,我们推出 750V SiC BDS(双向开关器件)以及 650V GaN BDS(双向开关器件),单封装集成双向开关功能,适配维也纳架构横管应用,帮助设备缩减体积、控制成本。
在输出端 OR‑ing 应用场景,750V/950V/1200V Cascade JFET 是我们的特色方案,它既拥有 JFET 超宽 SOA(安全工作区)的特性,同时保留了 Si MOSFET 驱动简单易用的优势。
面向液冷系统,英飞凌也提供 Q‑DPAK 封装、EasyPACK™模块形态的 SiC MOSFET 产品。
面向 HV IBC,英飞凌提供 ISOP(输入串联、输出并联)整套方案。原边可采用 650V GaN 器件实现 1MHz 高频工作,拉高功率密度。硬件上,我们有 650V、8×8×1mm 双面散热分立 GaN 器件,占用板面积更小、厚度更薄,适配 6kW 半砖规格 800V/48V IBC;也提供 10×12mm、集成驱动的双面散热 GaN 器件,覆盖更高功率 IBC 需求。副边器件则做到封装、管脚与传统 Si MOSFET 兼容,提供 3×3mm、5×6mm 两种封装,方便工程师灵活选型。配套驱动芯片上,我们还有 3×3mm 小封装的双浮地驱动芯片 2EDL90XG3,可同时兼容 Si 与 GaN 器件。
EEPW:这些面向 AI 服务器电源的 SiC、GaN 器件,目前量产落地情况如何?
王岩:SiC MOSFET方面,英飞凌已是多家 PSU(电源模块)厂商的主力供应商,产品已经稳定量产多年,性能、可靠性经过市场验证,是电源工程师的主流选型。
GaN 方面,整个 IBC 行业正处在产能爬坡阶段,英飞凌也是行业内少数可以向服务器电源市场批量供货 GaN 器件的供应商。
EEPW:对比行业其他玩家,英飞凌在性能与产业生态上具备哪些竞争力?
王岩:英飞凌是 SiC、GaN/宽禁带功率器件领域的头部厂商,产品性能和可靠性已经得到广大客户认可。在 AI 供电架构迭代过程中,我们深度参与其中,和主流电源厂商、系统厂商、云服务商共同研讨、制定技术方案。因此英飞凌宽禁带器件的产品路线,能够紧密贴合 AI 供电系统的演进方向,具备较强前瞻性与场景适配性。
EEPW:面向未来两三年的 AI 算力市场,英飞凌有怎样的产品与产能规划?
王岩:AI 供电系统是英飞凌重点攻坚的市场,高功率、高效率、高功率密度,是我们宽禁带器件与解决方案的核心发展方向。
为匹配 AI 市场爆发式增长的需求,英飞凌持续加码宽禁带产能建设。过去几年,我们完成了奥地利菲拉赫(Villach)、马来西亚居林(Kulim)两大 WBG 宽禁带半导体工厂的建设与扩产。目前 8 英寸 SiC 产线已经稳定运行,12 英寸 GaN 产线也已经从中低压 GaN 产品开始量产。2026 年 7 月,总投资超 50 亿欧元的德国德累斯顿工厂正式投产,将进一步大幅提升电源类器件产能。
英飞凌坚持 IDM 垂直整合模式,SiC、GaN 均拥有自有晶圆厂,实现芯片制造内部完成,保障供应链稳定可控。
