英飞凌以创新电源设计助力业界迎战AI运算电源架构革新

生成式AI应用持续升温，带动全球对高效能运算（HPC）需求飞速成长，虽然业界焦点多集中于处理器技术的进展，但数据中心与AI服务器的电源系统正面临前所未有的挑战。电力需求激增加促使电源设计朝向高电压、高功率密度发展，同时需提升转换效率、缩小外型尺寸，还需要符合日益严格的节能永续标准，并维持合理营运成本。

在这波由AI掀起的服务器电源系统架构革新浪潮中，英飞凌（Infineon）凭藉其在功率半导体设计、制造与电源系统应用的深厚技术实力，提供从电网到主板处理器的完整电源管理解决方案，涵盖矽（Si）、碳化矽（SiC）、氮化镓（GaN）三大主流材料，为AI运算基础设施提供高效、可靠、具扩展性且成本效益高的电力传输。

从12V转向48V的电源架构变革

「没有电源就没有AI，」英飞凌消费、计算与通讯业务大中华区经理陈世伟接受DIGITIMES专访时表示，随着AI服务器运算能力的跃升，目前单一GPU的功耗已经达到700W，甚至上看1.5kW、2kW，而整体AI服务器机柜的功耗亦从传统服务器的10kW，攀升至120kW以上；他强调，面对AI运算耗电比例的不断攀升，提升电源效率与功率密度已成为当务之急。

陈世伟指出，随着AI服务器算力需求增加意谓电力需求朝高功率发展，电流负载大幅增加所带来的传输损耗与散热，使得传统12V供电架构面临瓶颈，48V供电架构正快速成为AI服务器电源设计的主流选择。他解释，当电压从12V提升到48V，在功率不变的情况下，可将电流降低至1/4，进而使传输损耗降低约16倍，这对于推动高功率的AI服务器来说非常关键。

为此英飞凌除了打造专为AI服务器与超大规模数据中心设计的5kW至12kW及以上的高输出功率电源供应器（PSU）、48V电源中继汇流排转换器（IBC）解决方案，也强化DC-DC端电源模块的整合设计，透过具备实时电流与温度传感回馈机制的Smart Power Stage （SPS）智能功率模块达成电流平衡与热管理最佳化。

英飞凌不久前推出的全新OptiMOSTM TDM24545x四相电源模块即是关键元件之一，该模块能为AI服务器实现真正的「垂直供电」（Vertical Power Delivery；VPD）架构。陈世伟解释，相较于传统的平面横向供电，VPD可透过将电源模块移至CPU/GPU背面的垂直供电模式，缩短供电路径并降低供电网络（PDN）损耗，同时提高功率密度与整体系统效能。

体积仅10×9mm²的TDM24545x模块能支持高达280A的四相电流、2A/mm²功率密度，采用英飞凌的OptiMOS 6沟槽技术，提升电气与热效率，并采用全新电感技术及封装技术达成更低的厚度；小巧的芯片嵌入式封装有利于VPD系统的模块拼接，提升电流传导效率。

此外英飞凌也同步发表新一代XDP系列数码热插拔控制器，搭配TDM24545x模块实现稳固耐用的48V电源系统解决方案。新推出的XDP711-001控制器结合用于监控和故障检测的高精度遥测技术、为功率MOSFET 最佳化的数码SOA （safe operating area）控制，以及能够驱动最多8个N型MOSFET的高电流整合式驱动器等三大功能区块，支持7V~80V的宽广输入电压范围，与兼容高速PMBus的主动监控功能，可提升系统可靠性；而因为采用全数码模式，能大幅减少对外部元件需求，对空间有限的AI服务器设计来说，是兼具成本效益的理想选择。

让AI运算不中断的电池备援模块

除了在电源架构方面的革新，考量到AI服务器若发生断电可能付出的天文数字代价（每小时停机损失可达100万至500万美元），英飞凌也公布了一套完整的AI数据中心电池备援模块（BBU）产品发展蓝图，涵盖4kW到12kW方案，具备高效率与可靠、可扩充的电源转换能力，以及高出业界平均水准四倍的功率密度；在确保供电不间断之外，BBU也能提供过滤和调节电源供应的功能，保护敏感的AI运算硬件免受电压突波、浪涌等电源异常情况冲击。

其中5.5kW BBU采用英飞凌独家拓扑架构结合Si与GaN技术，而业界首创的12 kW系统则配备多张4 kW电源转换卡，搭载英飞凌PSOC微控制器、40V与80V OptiMOS以及EiceDRIVER闸极驱动器。

英飞凌表示，在主机板上并联多张转换卡除了可实现更高功率等级，提升扩充能力并简化维护作业，若其中一张卡出现故障，系统会降低功率容量并继续运作，尽可能缩短停机时间、维持高可靠性。

以坚实的电源产品阵容支持永续AI运算

英飞凌在3月中在台北举办了一场AI服务器电源架构论坛，展示该公司的全系列解决方案；特别来台参与的英飞凌电源与传感系统事业部总裁Adam White指出：「AI正推动整个服务器电源系统从AC-DC到最后一里路的DC-DC供电设计革命，」英飞凌熟知如何运用Si、SiC和GaN三大关键材料，已准备好运用全系列电源半导体产品组合迎接AI时代挑战。

在制造方面，英飞凌积建置具竞争力的SiC与GaN产能，包含12寸GaN制程、最薄矽功率晶圆研发，以及垂直整合的制造能力，确保支持全球AI数据中心客户的稳定供货。从技术创新到对于品质与供应链的前瞻布局，英飞凌将与生态系统夥伴密切合作，成为AI电源设计的共同定义者，助力客户实现永续性的未来AI运算。