(電子發(fā)燒友網(wǎng)報道 文/章鷹）AI時代算力的增長速度遠遠超過了摩爾定律每18個月翻番的速率，AI的奇點到來也將會成就算力基礎設施領域的黃金時代。根據(jù) IDC 數(shù)據(jù)，2023年全球高性能 AI 服務器市場規(guī)模預計達 248 億美元，年增率預計高達 27%。未來AI服務器電源功率將大幅提升，因此電源供應商需要開發(fā)更高功率的產(chǎn)品，同時提高電源轉(zhuǎn)化效率，以滿足節(jié)能要求。

“隨著AI概念爆火，訓練大模型成為主流之后，整個OAM的出貨量爆增。以英偉達OAM卡的尺寸大小不足以半張A4紙，但是功率可以達到700W甚至更高，這就要求功率密度也呈指數(shù)級的增長，而支撐這個功率密度的就是Power（電源）IC。”英飛凌科技大中華區(qū)電源與傳感系統(tǒng)事業(yè)部應用管理經(jīng)理董唯一表示。

英飛凌是沿著哪些技術創(chuàng)新思路來解決AI服務器的電源難題？這家公司推出了哪些代表性的功率產(chǎn)品滿足客戶的需求？英飛凌科技大中華區(qū)電源與傳感系統(tǒng)事業(yè)部應用管理經(jīng)理董唯一和英飛凌科技大中華區(qū)電源與傳感系統(tǒng)事業(yè)部高級主任工程師吳煉接受電子發(fā)燒友訪問，給出最新的產(chǎn)品和解決方案。

基于四大方向演進，英飛凌推進高功率密度電源產(chǎn)品規(guī)劃

董唯一指出，作為全球功率半導體領域排名第一的廠商，英飛凌踐行綠色能源和低碳社會的理念，2023年連續(xù)推出多款高功率密度產(chǎn)品，2024年，英飛凌的Power IC支撐著功率密度的增長，主要在四大方面體現(xiàn)產(chǎn)品設計思路。

一，代際的演進，未來英飛凌Power（電源）產(chǎn)品會走向碳化硅、氮化鎵技術，PSU現(xiàn)在已經(jīng)有這方面的產(chǎn)品了；二，英飛凌擁有非常先進的封裝工藝，這項工藝現(xiàn)在也應用到英飛凌最新一代的產(chǎn)品中。另外，英飛凌未來會做一些集成電感的產(chǎn)品，可以進一步縮小芯片的面積，給客戶更大的空間，使得他們的板子、產(chǎn)品的功率密度更大；三、英飛凌擁有系統(tǒng)級的架構，不僅僅是從12V電源到GPU，現(xiàn)在的架構未來都會到48V，而英飛凌有自己48V的解決方案。此外，英飛凌現(xiàn)在也在做關于垂直供電的產(chǎn)品。包括PSU端、AC-DC端，英飛凌也會進行有效的支撐；四、除了電源產(chǎn)品外支撐外，英飛凌還提供電源保護，DC-DC 的電源，所有產(chǎn)品支撐著英飛凌推動數(shù)據(jù)中心的電源供電走向數(shù)字化，走向低碳化。

順應服務器電源需求趨勢，英飛凌推出DC-DC POL應用12 A和20 A同步降壓穩(wěn)壓器

“傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心都是以服務器為架構的，現(xiàn)在AI的應用促使這個數(shù)據(jù)中心轉(zhuǎn)向AI服務器，AI服務器與傳統(tǒng)服務器最主要的區(qū)別是上面會有一些以算力為主導的GPU的板卡。在這部分對于產(chǎn)品的架構不會有特別大的變化，最主要的區(qū)別是，GPU的算力使得他要求的功率更高，導致整個電流變的更大了。”董唯一分析說。

“功率密度上升，這是對我們帶來的一個挑戰(zhàn)，此外，以前CPU對動態(tài)響應要求不高，但是GPU廠商對電源的動態(tài)響應需求升高，動態(tài)響應直接影響了整個主芯片的性能，能否將客戶的主芯片算力發(fā)揮到最大，這也是我們在為什么會在新的POL上用英飛凌獨有的FAST COT技術，另外控制模式也從 voltage mode轉(zhuǎn)到了current mode，這都是順應整個市場需求的變化，符合AI的要求。”董唯一清晰解釋了產(chǎn)品設計思路轉(zhuǎn)變的主要驅(qū)動因素和關鍵技術。

近日，面向服務器、AI、數(shù)據(jù)通信、電信和存儲市場英飛凌推出了TDA388xx系列產(chǎn)品。

最新的12 A和 20 A同步降壓穩(wěn)壓器采用快速恒定導通時間（COT）控制模式來優(yōu)化性能。這種方法可確保快速瞬態(tài)響應，能夠最大程度地減少無源元件數(shù)量并節(jié)省電路板空間。該系列穩(wěn)壓器用途廣泛，能夠在4.0 V至16 V的寬輸入電壓范圍內(nèi)穩(wěn)定工作，并且可以通過外部偏置電源進一步擴展在各種DC-DC應用場景中的應用范圍。英飛凌新推出的TDA388xx系列穩(wěn)壓器在功率系統(tǒng)效率和設計緊湊性方面實現(xiàn)了重大飛躍。

TDA388xx系列穩(wěn)壓器的優(yōu)勢主要在于采用FAST COT的模式和單晶圓工藝。吳煉表示：“因為POL的產(chǎn)品是采用了英飛凌自有專利的FAST COT架構，帶有內(nèi)部的諧波補償，不需要外圍的參數(shù)調(diào)節(jié)，整個動態(tài)的響應非常快，可以對于高性能的需求快速響應，當有動態(tài)負載，電壓過沖跟下沖，我們這邊可以很快調(diào)回來，不會有缺陷的問題。另外，我們有內(nèi)部補償，可以做到紋波非常小，不需要有外部的大電容，只需要全部是陶瓷電容的輸出就可以了，紋波非常小，在規(guī)格書里有測試波型給大家參考，1V的輸出情況下，紋波應該在10毫伏以內(nèi)。”

單晶圓集成，相當于把控制器、Driver包括上下管放在一個晶圓里，單晶圓集成的產(chǎn)品在性價比上比分立器件更加友好。

據(jù)悉，TDA388xx系列產(chǎn)品共有四款降壓穩(wěn)壓器（TDA38812、TDA38813、TDA38825 和 TDA38826），均具有獨一無二的內(nèi)部補償功能，這不僅提高了易用性，還減少了對外部半導體組件的需求。該系列產(chǎn)品采用了適合各種應用的通用性設計，并提供可供選擇的開關頻率和軟啟動功能。由于具備可編程的電流限制，這些穩(wěn)壓器可以實現(xiàn)精準的控制，而且支持固定頻率連續(xù)導通模式（FCCM）和不連續(xù)導通模式（DCM）。此外，TDA388xx系列穩(wěn)壓器還可通過外部基準輸入實現(xiàn)電壓追蹤。這一靈活性對于滿足不同的功率系統(tǒng)要求至關重要。上述特性共同提升了該穩(wěn)壓器產(chǎn)品系列的適應性和效率。

TDA388xx產(chǎn)品系列的關鍵特性之一是其內(nèi)置多種保護功能，包括預偏壓啟動和熱補償電流限制以及過壓保護（OVP）和欠壓保護（UVP）等，即使在故障情況下也能確保系統(tǒng)安全。并且，為了提高安全性，英飛凌還在TDA388xx產(chǎn)品系列中加入了熱關斷功能。該產(chǎn)品系列采用符合ROHS標準的QFN-21封裝，能夠在-40°C至125°C 的溫度范圍內(nèi)有效工作。