布局AI基础设施Vishay以创新元件突破系统功率、散热与传输瓶颈

台湾威世总经理陈嘉信。Vishay

人工智能（AI）应用快速扩展，从云端数据中心到边缘装置，都面临电源架构、散热与高速传输的严峻挑战。如何在有限空间中提升功率密度与能源效率，同时符合全球能耗标准，成为数据中心与系统业者的首要课题。

成立于1962年的美商威世科技（Vishay Intertechnology），拥有MOSFET、IC、二极管、光电子、电容、电感、电阻等完整产品线，并深耕车用、工业、通讯与电脑等市场逾60年，凭藉在离散半导体与被动电子元件的技术优势，成为AI产业等大厂的重要供应链夥伴。台湾威世总经理陈嘉信与威世亚洲区资深技术应用总监杨益彰近日接受专访，分享Vishay如何以电源与热管理解决方案，协助产业因应AI基础设施的高效能需求。

助力克服AI服务器电源散热挑战

陈嘉信表示，生成式AI与大模型的崛起带动GPU丛集规模急遽扩大，也让服务器系统电源功率需求快速翻倍；2023年以前，主流服务器电源输出大约是3kW，如今已普遍升级到6kW，单位元面积功率密度从每立方英寸50~60W跃升到超过100W，未来的趋势是在113W，甚至到130W；这样的转变使整个产业链必须在短时间内调整设计思维。

他进一步指出，随着AI服务器功率密度不断提升，最大的挑战就是「热」；能有效散热，就能降低功率损耗，让同样体积的系统实现更高的功率密度；采用更高端的材料来降低功率损耗、提升效率、实现良性循环，是Vishay持续专注的方向，Vishay致力协助客户在有限空间下实现更高效、稳定的电源设计。

对于高瓦数服务器，MOSFET的散热能力与导通电阻（RDS(on)）是影响系统效率的关键。对此杨益彰表示，AI服务器空间有限，散热面积也受限，特别是在配电板（PDB - 由48V转12V）承受大电流（>100A）与低压（由12V转1V）的供电环境下，采用传统PowerPAK SO-8或LFPAK封装的MOSFET仅能单面散热，热阻偏高，就难以满足高效能服务器的需求。

为此，Vishay推出了采用创新双面散热（double sided cooling）设计的PowerPAK DSC系列MOSFET，在顶部与底部分别设计金属焊垫，可将热量同时导向PCB铜箔与散热器，热阻值（RθJC）较传统PowerPAK封装降低30%~50%，约0.8°C/W，不仅能承受更高电流，还能直接支持液冷与高效散热架构。

该系列MOSFET元件采用第四代TrenchFET Gen IV制程，可显着降低导通与开关损耗。杨益彰强调，「这样的特性特别适合3kW~10kW等级的AI服务器与PDB高电流、高频应用，是突破散热瓶颈的重要利器。」

为增强整体系统可靠性，Vishay还推出多款TVS保护元件，包括XClampR系列，这些产品可在高密度AI服务器电源架构中快速、可靠地抑制瞬变浪涌事件。

除分立MOSFET解决方案外，Vishay还提供了针对GPU显卡电源和边缘AI卡应用优化的整合式功率级元件 （DrMOS）。这些紧凑型元件将高边和低边MOSFET与驱动IC整合在单个封装中，可实现卓越的开关性能、低寄生电感及更优的瞬态回应。通过减少零组件数量并简化PCB布局，Vishay的功率级元件有助于设计师满足AI加速器板严格的效率与散热要求 – 在这种环境中，高电流密度与有限散热面积是主要挑战。

新的AI电源模块必须提供比前代服务器更高的电流输出，这要求元件的热负荷尽可能低。Vishay WSK1216电阻器具备低至200µΩ的超低电阻值，可最大限度降低发热量，而其四端子结构设计可实现精准的高电流测量，同时节省PCB空间。该系列电阻器已通过汽车级寿命测试（长达2000小时），可确保在高可用性系统中提供最可靠的电流测量稳定性。

未来网络基础架构方案正考虑采用800V架构，以最大限度降低系统铜损产生的热量，并使系统具备扩展至千万亿瓦级的能力。CDHV支持在这些环境中进行高压测量，其单芯片分压器网络额定电压高达3000 V，电阻比范围为250:1至500:1，可实现精准电压测量与卓越的比值跟踪性能。两个电阻整合在同一个氧化铝基板上，确保温度变化对两者影响相同，在保障卓越稳定性和精度的同时，也可节省宝贵的PCB空间。

确保高可靠度AI服务器电源稳定性

针对AI服务器高速运算环境对电源稳定性的要求，杨益彰表示，在高频电源（>500kHz）运作下，AI服务器的运算核心元件（GPU/CPU/ASIC）会在毫秒甚至微秒等级内产生剧烈的动态电流变化；这些瞬间的大电流冲击会造成明显的电压与电流纹波（Ripple），进而影响系统稳定性与效率。Vishay的vPolyTan聚合物钽电容凭藉低ESR、高电容密度与小型化封装，能快速提供瞬态响应，稳定电压并有效吸收电流纹波，确保AI运算核心不受杂讯干扰。

在电感方面，杨益彰则指出，电感元件必须在高磁能密度与小体积之间取得平衡，这使得一体成形磁性材料（Molded Inductor）逐渐成为主流。而AI服务器切换频率可达500kHz~1MHz，电感需同时承受高电压、高电流且维持高效率，在磁芯材料的选择上需考量适合高频切换、低损耗，以及具备高磁通密度与高温耐受性，才能避免在高峰值电流下因铁芯饱和而失效，导致电压骤降或是MOSFET损坏。

Vishay的IHLP系列电感采用铁磁粉末压铸成形的方式制作，除了具备磁场遮罩结构，也可有效抑制磁力线外泄与EMI，并在小型封装下提供高电流能力与低直流电阻（DCR），其特殊磁性材料能在数百kHz甚至MHz级的切换频率下稳定电感值，保持低损耗与高效率，其饱和电流（Isat）可达数十安培，确保系统稳定，特别适合AI服务器的高密度电源设计。

IHLP的IHLE版本在电感器中整合了E-Shield，可显着降低辐射电磁干扰（EMI），避免对周边高密度元件产生杂讯干扰。此外，Vishay还推出了适用于最新多相TLVR电路的IHTL系列，以及最新的IHSR系列。对于使用小于200nH电感的高频多相DC/DC转换器，IHSR系列提供的直流电阻（DCR） 低于IHLP电感，可进一步提升转换效率与功率密度。

至于电阻，Vishay的抗硫化设计RCA系列（RCA、RCA-HP、RCA-LS、RCA-SR和CRCW-SR），能在严苛环境下维持长期可靠性，避免因硫化造成的阻值漂移或开路，这对于已经大幅采用超高温和液冷散热（采用特殊化学液体来实现冷却）的新一代AI数据中心来说特别重要。如果需要更高的精度，Vishay提供了采用薄膜技术抗硫化的TNPW系列，公差低至0.1%，温度系数（TCR）低至10ppm。

陈嘉信补充指出，AI服务器系统主机板上的CPU/GPU核心元件价格高昂，业者对服务器运作的可靠度与使用年限也有更高的期待；传统服务器折旧周期约为4~5年，但应用于AI模型训练的系统用年限往往希望能延长至5~10年，而Vishay的产品策略聚焦「散热」与「可靠性」两大关键，可协助产业延长系统寿命，也为持续成长的AI应用运算任务的提供坚实基础。

因应AI数据中心备援电源与光学高速通讯趋势

着眼重要度日益升高的数据中心备援电源应用，陈嘉信则指出，除了BBU（Battery Backup Unit）多采锂电池，未来设计将增加PCS（Power conditioning System）作为BBU的备援以因应AI服务器的瞬间抽载，Vishay以具备高能量密度、低自放电与长循环寿命的ENYCAP储能电容（例如235 EDLC-HVR），成为BBU的最佳选择。

杨益彰补充，ENYCAP几乎不需维护，安全性更高，可大幅降低AI数据中心运维成本。同时，Vishay也推出光耦与隔离放大器，强化BBU应用中电压与电流检测，提升智能化管理能力。

在高速通讯方面，由于AI模型训练与推论任务都需要GPU之间的庞大数据交换，光模块正从400G演进至800G，并迈向1.6T，单通道速率可达200Gbps。杨益彰强调，在超过50GHz的带宽下，任何阻抗不匹配都可能导致误码率显着升高。

Vishay CH系列高频薄膜电阻能够在10-500Ω的电阻值范围内保持近乎理想的电阻特性，并支持高达70 GHz的带宽，可成功应对这一挑战。这保证了信号完整性，确保高速光通讯模块的最佳效能。

为进一步增强AI数据中心设计中的电源保护能力与可靠性，Vishay提供了先进的eFuse解决方案，可实现精准的过流、过压及短路保护，并具备快速回应和精准限流的能力。相较于传统熔丝或保护电路，这些元件可简化设计，节省电路板空间，并增强系统安全性和易维护性。结合CH系列射频薄膜电阻，Vishay的eFuse能在新一代AI基础设施中保证电源备份和光通讯模块实现稳定、高速且可靠的运行。

展望未来：AI PC与边缘AI的新契机

除了大型数据中心外，AI PC与工作站正逐渐成为新焦点。陈嘉信指出，AI仍有无限探索的可能，当前重点在于极致效能而非成本，因此Vishay优先投入双面散热MOSFET、低ESR电容、高压电感与高频电阻等高效能元件的开发，全面支持AI应用。

杨益彰补充，Vishay并非仅提供单一元件，而是从整体解决方案，以系统角度涵盖电源与通讯模块，确保在AI生态链中具备差异化。从服务器高功率密度设计、BBU备援到高速光通讯，Vishay皆已成为不可或缺的零组件夥伴。陈嘉信强调，AI浪潮才刚开始，Vishay将以完整产品组合与系统思维，持续协助全球客户迈向AI时代。 想进一步了解Vishay产品，请至Vishay官网查询