安森美全新高效能解決方案引領(lǐng)電源供應(yīng)技術(shù)新革命

在COMPUTEX上，英偉達(dá)CEO黃仁勛甩出未來(lái)三代GPU架構(gòu)這一重磅披露刷爆互聯(lián)網(wǎng)，同時(shí)還表示英偉達(dá)在過(guò)去8年時(shí)間里，計(jì)算能力、浮點(diǎn)運(yùn)算以及人工智能浮點(diǎn)運(yùn)算能力增長(zhǎng)了1000倍，增長(zhǎng)速度幾乎超越了摩爾定律在最佳時(shí)期的增長(zhǎng)。其背后另一組數(shù)據(jù)同樣引人關(guān)注——相比八年前的芯片，如今GPU用于訓(xùn)練GPT-4模型訓(xùn)練的能耗下降了350倍！

事實(shí)上，隨著人工智能技術(shù)深入發(fā)展，讓算力成為“算利”，首先要考慮的便是平衡算力與能耗的矛盾。數(shù)據(jù)中心作為公認(rèn)的高耗能行業(yè)，據(jù)國(guó)際能源署(IEA)預(yù)測(cè)，到2026年全球數(shù)據(jù)中心的電力消耗總量可能超過(guò)1000太瓦時(shí)(TWh)。因此，如何為AI數(shù)據(jù)中心部署高能效高功率密度的電源方案顯得尤為重要，也成為行業(yè)亟待破局的一大痛點(diǎn)。

數(shù)據(jù)中心電源的“三高”挑戰(zhàn)如何破？

事實(shí)上，隨著數(shù)據(jù)處理量的爆發(fā)式增加，數(shù)據(jù)中心處理能力的指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)需求，更高輸出功率等級(jí)的電源成為支撐大規(guī)模運(yùn)算的基礎(chǔ)，從2020年至2027年，數(shù)據(jù)中心電源的輸出功率預(yù)計(jì)將以驚人的速度增長(zhǎng)，從3.3千瓦躍升至21千瓦，才能確保數(shù)據(jù)中心能夠高效應(yīng)對(duì)各類高負(fù)載應(yīng)用，如機(jī)器學(xué)習(xí)模型訓(xùn)練、大規(guī)模數(shù)據(jù)分析等。

轉(zhuǎn)換效率提升是數(shù)據(jù)中心能效革命的另一重要標(biāo)志，50%負(fù)載下的電源效率將從2020年的94%提高到2027年的98%。這意味著在提供相同功率輸出的同時(shí)，系統(tǒng)能耗將大幅降低，減少了碳足跡，響應(yīng)了全球?qū)τ诠?jié)能減排的共同呼吁。高效電源的應(yīng)用，對(duì)于促進(jìn)數(shù)據(jù)中心行業(yè)的綠色轉(zhuǎn)型，實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好型發(fā)展同樣具有重要意義。

功率密度的激增則是數(shù)據(jù)中心電源發(fā)展趨勢(shì)中的又一大特點(diǎn)，預(yù)計(jì)將由2020年的548瓦每立方英寸躍升至2027年的5000瓦每立方英寸。這一變化體現(xiàn)了諸如SiC等第三代半導(dǎo)體材料的導(dǎo)入，使得在有限的空間內(nèi)集成更高功率輸出成為可能，對(duì)于優(yōu)化數(shù)據(jù)中心布局、提高空間利用率至關(guān)重要。

因此，在面對(duì)服務(wù)器電源輸出功率、轉(zhuǎn)換效率與功率密度的“三高”挑戰(zhàn)下，設(shè)備電源方案也需要考慮在保證高性能的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)更高的電流密度、提升開(kāi)關(guān)性能并解決熱管理問(wèn)題等。

全新高效能解決方案，引領(lǐng)電源供應(yīng)技術(shù)新革命

作為智能電源技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者，安森美（onsemi）最新一代T10 PowerTrench系列和EliteSiC 650V MOSFET的強(qiáng)大組合為數(shù)據(jù)中心應(yīng)用提供了一種完整解決方案，該方案在更小的封裝尺寸下提供了無(wú)與倫比的能效和卓越的熱性能。

其中，EliteSiC 650V SiC M3S MOSFET是為應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)中心的能效挑戰(zhàn)提供的革命性方案，不僅滿足了開(kāi)放式機(jī)架V3（ORV3）電源供應(yīng)單元（PSU）高達(dá)97.5%的峰值效率要求，還擁有領(lǐng)先的品質(zhì)因數(shù)（FOM）指標(biāo)。與上一代產(chǎn)品相比，650V SiC M3S MOSFET的柵極電荷減半，并且將儲(chǔ)存在輸出電容(Eoss)和輸出電荷(Qoss)中的能量均減少了44%。與超級(jí)結(jié)(SJ) MOSFET相比，它們?cè)陉P(guān)斷時(shí)沒(méi)有拖尾電流，在高溫下性能優(yōu)越，能顯著降低開(kāi)關(guān)損耗。

M3S有三種封裝形式可供選擇，包括TO-247-4L、TOLL和D2PAK-7L，同時(shí)提供多種型號(hào)，如NTH4L032N065M3S、NTH4L023N065M3S、NTH4L016N065M3S等，覆蓋不同的導(dǎo)通電阻范圍（如32mΩ、23mΩ、16mΩ），使設(shè)計(jì)更加靈活，可以根據(jù)具體應(yīng)用需求選擇最合適的器件。

為進(jìn)一步提升電源系統(tǒng)的整體效能，T10 PowerTrench 系列專為處理對(duì)DC-DC功率轉(zhuǎn)換級(jí)至關(guān)重要的大電流而設(shè)計(jì)，在緊湊的封裝尺寸中提供了更高的功率密度和卓越的熱性能，這是通過(guò)屏蔽柵極溝槽設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的，該設(shè)計(jì)具有超低柵極電荷和小于1毫歐的導(dǎo)通電阻RDS(on)。PowerTrench T10系列MOSFET覆蓋80V、40V、25V等電壓級(jí)別，不僅能夠支持中介總線轉(zhuǎn)換器（IBC）達(dá)到98%的峰值效率和5kW/in3的驚人功率密度，還以低于22%的軟開(kāi)關(guān)損耗和30%的硬開(kāi)關(guān)損耗，遙遙領(lǐng)先于市場(chǎng)上的其他同類產(chǎn)品，為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心電源供應(yīng)單元和中介總線轉(zhuǎn)換器的最高能效奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

PowerTrench T10系列中的器件，如NTMFS2D5N08X、NTMFS2D1N08X、NTMFS3D0N08X，以及NTTFSSCH1D3N04XL和NTTFSSH4D0N08XL，通過(guò)優(yōu)化的封裝技術(shù)，如5x6 Dual Cool和3x3 Source Down Dual Cool設(shè)計(jì)，顯著增強(qiáng)了散熱效果，確保在高功率密度應(yīng)用中維持長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。這些設(shè)計(jì)允許更高的電流通過(guò)能力，同時(shí)減少熱阻，使得器件能在更緊湊的空間內(nèi)發(fā)揮出最大效能，滿足數(shù)據(jù)中心對(duì)于高功率轉(zhuǎn)換效率和小型化的需求。

隨著AI技術(shù)的不斷演進(jìn)和數(shù)據(jù)算力需求的持續(xù)增長(zhǎng)，數(shù)據(jù)中心的能源效率和功率密度要求會(huì)越來(lái)越嚴(yán)苛，安森美憑借650V SiC M3S MOSFET和PowerTrench T10 MOSFET系列產(chǎn)品的出色性能，不僅滿足了當(dāng)前的行業(yè)需求，更為未來(lái)數(shù)據(jù)中心的高效、綠色運(yùn)營(yíng)提供了可能，更為實(shí)現(xiàn)更加可持續(xù)的數(shù)據(jù)中心生態(tài)系統(tǒng)提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐。