在AI服務器內(nèi)部，電源系統(tǒng)原本是作為“輔助性結(jié)構(gòu)”存在的。它為計算芯片、內(nèi)存、通信接口等模塊提供穩(wěn)定電壓，但本身并不承擔核心算力任務。

這種角色定位，在AI負載大幅上行之后發(fā)生了改變：

首先是功率層級的抬高，目前AI服務器的整機功耗即將突破300 kW。

其次是響應速度要求變化。計算任務的不均勻性，使得對供電系統(tǒng)的瞬態(tài)性能提出了更高要求，多個負載單元需要獨立調(diào)控電壓、電流和反饋路徑。

第三是供電顆粒度增加。板載電源模塊設計普及，每條軌道都需要單獨控制、獨立監(jiān)測，不再依賴統(tǒng)一的集中式電源。

這些變化疊加之后，AI服務器電源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)隨之發(fā)生調(diào)整。系統(tǒng)被拆分為多段電壓平臺。每一段既要完成能量轉(zhuǎn)換，也要完成控制反饋、安全保護與故障容錯等目標。所需器件不再是集中部署的幾顆電源芯片，而是一組組覆蓋不同功能的芯片網(wǎng)絡，分布在AI服務器的多個區(qū)域。

這次，我們基于三家頭部芯片廠商——英飛凌(Infineon)、安森美(Onsemi)和MPS——在最新財報和投資者材料中披露的信息，來講一講：AI服務器電源系統(tǒng)中，半導體器件價值幾何?這些錢花在哪兒，都用到了什么器件? 三家廠商分別在哪些環(huán)節(jié)提供了什么產(chǎn)品?背后反映出AI服務器怎樣的元器件趨勢?

01 AI服務器電源系統(tǒng)如何吃掉$15,000? 從路徑結(jié)構(gòu)到器件密度的變化

Infineon在2025年Q2投資人簡報中，給出一個明確的測算：一臺AI服務器電源系統(tǒng)中，用到的半導體器件BOM成本可達12,000–15,000美元。

這些器件分布在從AC輸入、直流母線轉(zhuǎn)換，到板級降壓、核心供電的各個電壓段與功能節(jié)點中，構(gòu)成了AI服務器架構(gòu)中密度最高、路徑最長的一個器件系統(tǒng)。

AI服務器電源每一段路徑，都是由大量功率器件、控制芯片與保護元件構(gòu)成的功能結(jié)構(gòu)單元，合起來構(gòu)成了這條價值鏈。

以下，我們以Infineon提供的結(jié)構(gòu)圖與成本估算為基礎(chǔ)，對AI服務器電源路徑進行逐段拆解，并結(jié)合Onsemi架構(gòu)圖與MPS板級供電分布，對各節(jié)點的器件種類與配置成本進行補充還原。

圖源：英飛凌

Infineon將這套AI服務器電源系統(tǒng)拆分為幾個主要板塊：PSU(主電源模塊)、BBU(電池備份模塊)、48V Bus Converter、板載負載點、以及大量輔助保護與監(jiān)測器件(如eFuse、熱插拔控制、感測器等)。它給出了一個典型AI服務器電源系統(tǒng)架構(gòu)中各類模塊數(shù)量及單模塊估算成本的組合示意圖。

這筆總計高達$15,000的成本，在結(jié)構(gòu)上對應著整條供電路徑。我們可以按照供電順序，從輸入到負載，將其逐層拆解。

圖源：英飛凌

PSU：從277V AC到48V DC的電源轉(zhuǎn)換

AI服務器的供電入口通常從277V三相交流電開始，首先通過PSU(Power Supply Unit)進行PFC功率因數(shù)校正與高壓整流，再將電壓轉(zhuǎn)換為48V DC或54V DC母線輸出。該路徑使用高壓MOSFET(通常為 SiC)、整流橋與高頻 PFC控制器組成完整架構(gòu)，典型功率等級為 3kW–12kW。

Infineon測算單PSU模塊半導體器件成本約為$120，AI服務器電源系統(tǒng)整機中典型部署為24/48套，總成本約為$2,880~5760。Onsemi提供的對比數(shù)據(jù)也顯示，SiC功率器件在PSU中的成本為$160/30kW。

BBU：電池備份

BBU(Battery Backup Unit)模塊用于應對斷電或瞬時負載飆升，提供短時間、低時延的備用功率支撐。

其內(nèi)部使用SiC或GaN MOSFET開關(guān)、電池管理芯片、電流采樣與PFC調(diào)節(jié)單元等電池充放電控制器件，要求具備高速切換與寬電壓容忍能力。

Infineon估算單個BBU模塊芯片成本為$70，AI服務器電源系統(tǒng)整機配置同樣為24套，合計成本約$1,680。Onsmei給出的BBU所使用的SiC成本是$135/30KW。

IBC：中壓DC-DC轉(zhuǎn)換段

服務器內(nèi)48V DC不直接進入主板，而需通過DC/DC模塊(Bus Converter)將電壓逐步降至板載適用電平(如12V、5V)。該模塊通常由高頻GaN功率管、數(shù)字驅(qū)動器、DC-DC控制芯片與反饋穩(wěn)壓控制器構(gòu)成，在AI服務器中被廣泛部署于主板與加速板之間的接口區(qū)域，負責主板供電電壓源的構(gòu)建。

Infineon的測算中，單個Bus Converter模塊半導體器件成本約$70–$150之間，AI服務器電源系統(tǒng)整機部署數(shù)量為18套，總計芯片價值區(qū)間為$1,260–$2,700。這是GaN器件在數(shù)據(jù)中心服務器中最具密度的部署區(qū)域。

GPU/CPU Board：主板核心負載調(diào)壓路徑

主板模塊用于將12V或5V電壓降壓至GPU、CPU等負載核心所需的0.8V–1.8V區(qū)間。主板電源系統(tǒng)一般為多相結(jié)構(gòu)，由DrMOS、控制器、電源模塊組成的陣列完成電壓調(diào)節(jié)、反饋與熱平衡控制。一個GPU Board上通常部署多相電源模塊，每個模塊支持50–100A的電流輸出。

Infineon在簡報中給出每個GPU Board配置成本約為$130，AI服務器電源系統(tǒng)總計部署36塊，合計成本達$4,680，為整機電源系統(tǒng)中單段最高的成本點。

Smart NIC：非主負載區(qū)域的多路小功率供電

除核心運算模塊外，服務器中還存在大量邊緣供電需求，例如Smart NIC(網(wǎng)絡加速卡)、DDR、主板控制單元等。這些區(qū)域電壓通常為3.3V等低壓，功率需求不高，但路徑眾多、數(shù)量龐大。為此部署小型降壓芯片、低壓 LDO、輕量級電源模塊。

Infineon估算Smart NIC及類似路徑在AI服務器電源系統(tǒng)中共部署約108組，每組芯片成本約$8，總計約$864。這些邊緣路徑雖然單體價值較低，但疊加后也是不可忽視的支出部分。

eFuse/熱插拔：保護監(jiān)測路徑

電源系統(tǒng)的穩(wěn)定運行離不開大量路徑保護與熱管理芯片，如eFuse、Hot Swap控制器、電流監(jiān)測芯片、電壓反饋通道等。這些器件并不參與功率變換，但對整臺AI服務器的安全性與可維護性起決定作用。

Infineon測算這些器件合計數(shù)量超過300顆，每顆單價約$3，總成本約$900。在高可用數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)中，這部分器件密度仍在逐年上升。

整臺AI服務器電源系統(tǒng)從AC輸入到負載core，共劃分六個供電板塊，每一段均由一組特定芯片構(gòu)成，既包括主功率路徑(MOSFET、GaN、DrMOS)，也包括路徑控制(PFC、控制器、PWM)，以及外圍支撐(eFuse、感測芯片)。

下表為典型成本結(jié)構(gòu)對照：

這一整套結(jié)構(gòu)說明了，在AI服務器中，電源系統(tǒng)是多級分布、模塊集成、結(jié)構(gòu)嵌入的一整套路徑。

每一級轉(zhuǎn)換節(jié)點都內(nèi)嵌芯片，每一段電壓鏈路都由獨立器件構(gòu)成，每一個計算模塊的供電都伴隨著多個電源模塊、數(shù)十相調(diào)壓單元與成套傳感控制系統(tǒng)。在這樣的AI服務器電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)下，芯片廠商的產(chǎn)品不再是簡單的嵌入，而是以模塊的形式構(gòu)成AI服務器整機供電體系的基本構(gòu)件。

02 三家廠商方案有何特色? 未來趨勢又如何?

Infineon：從AC到板載電源模塊的全路徑覆蓋

Infineon在AI服務器電源系統(tǒng)中提供從PSU到板載電源模塊全路徑的模塊化方案，其關(guān)鍵特征在于將供電路徑拆解為結(jié)構(gòu)單元，并通過統(tǒng)一封裝嵌入整機系統(tǒng)。

其中PSU模塊可提供3kW至12kW功率等級。在12kW PSU方案中，其功率密度達到113 W/in3，峰值效率達97.5%。

在中壓段，Infineon采用雙面散熱封裝的器件，適用于高頻硬開關(guān)拓撲。該封裝結(jié)構(gòu)設計目的是減少主板布線和散熱設計的工程成本。雙面引腳便于上下均勻散熱，降低局部溫升，適配典型AI服務器水冷夾層結(jié)構(gòu)。

圖源：英飛凌

在眾多段位中，它在板載電源模塊的處理具有結(jié)構(gòu)差異。其預計今年推出的電源模塊采用 10×9×5mm 封裝，內(nèi)部集成四相同步降壓電路，集成電感、電容，最大峰值電流輸出能力可達280A。

圖源：英飛凌

模塊設計為貼裝在主板背面，從下方向芯片供電，形成垂直PDN(Vertical Power Delivery)路徑。該方式相比橫向布局不僅節(jié)省空間，更有效縮短布線，降低功耗，Infineon方面稱其可將PDN損耗從20%降至3%。

Onsemi：以高壓母線為核心，構(gòu)建路徑分段結(jié)構(gòu)

Onsemi在AI服務器電源系統(tǒng)中圍繞400V DC母線架構(gòu)展開部署，構(gòu)建從輸入段到主板供電的多段供電路徑。在其投資人簡報中，Onsemi展示了AI服務器典型供電結(jié)構(gòu)，從UPS、電池模塊和PLSS(Peak Load Shaving Shelf)出發(fā)，經(jīng)過主電源通路與控制器，最終連接至板載電源模塊。

圖源：安森美

在路徑上游，PLSS Shelf模塊作為AI服務器整機的高壓輸入節(jié)點，通過統(tǒng)一母線與主電源系統(tǒng)連接，并與UPS、PDU構(gòu)成供電鏈路的前端。系統(tǒng)以400V DC Bus為主干電壓平臺，承接高壓輸入并向下游各功能段進行電壓分配。在系統(tǒng)中部，主電源控制器與母線接口作為路徑控制與調(diào)度節(jié)點，實現(xiàn)AI服務器整機電源的分段供給與集中調(diào)壓。

Onsemi提供的電源路徑部署強調(diào)結(jié)構(gòu)分工與電壓平臺劃分，從AI服務器整機供電通路角度完成輸入、分段、控制與負載匹配的全路徑劃分。通過模塊化結(jié)構(gòu)嵌入方式構(gòu)成系統(tǒng)供電通道，適配集中供電、高密度并聯(lián)與AI服務器級功耗管理場景。

MPS：從板載供電出發(fā)，綁定整機負載節(jié)點

MPS專注于GPU板卡、主板和DIMM電源等低壓端供電模塊。它集中在負載側(cè)，將供電模塊做成可嵌入主板結(jié)構(gòu)的器件形態(tài)。

在電源模塊方面，MPS推出Intelli-Module系列集成電源器件，將電感、電容與芯片集成于單一封裝中，可與多項控制器配合使用實現(xiàn)動態(tài)電流控制。

圖源：MPS

為降低配電損耗，MPS使用ZPD(Z-axis Power Delivery)架構(gòu)，將電源模塊放在處理器的下方，由之前的橫向供電改為縱向供電。ZPD構(gòu)型下，電源路徑更短，電流損耗與EMI干擾大幅降低，熱分布也更集中。

03 寫在結(jié)尾

三家廠商不僅在架構(gòu)路徑上各自推進，也都明確釋放出對AI服務器電源系統(tǒng)的高增長預期。

Onsemi在Q1財報中披露，其AI數(shù)據(jù)中心相關(guān)收入同比增長超過100%，明確顯示其AI服務器供電系統(tǒng)業(yè)務正在快速擴張。Infineon也預計其25財年，AI服務器營收將達6億歐元，并在兩年內(nèi)達到10億歐元目標。MPS同樣在投資者溝通中指出，AI板卡供電已成為其增長最快的供電路徑之一，未來多個板載節(jié)點將進入單板百安培級供電時代。

從路徑布局來看，負載端的供電方式正在發(fā)生深刻變化。垂直供電(Vertical Power Delivery)正在成為主流方案。Infineon和MPS都將電源模塊部署在主板背面，從板底向芯片核心垂直供電，以縮短PDN路徑、優(yōu)化電流回路與熱耦合。橫向布線的限制正在被突破，供電路徑正從邏輯連接變成結(jié)構(gòu)分層。

從這些變化中可以看到，AI服務器的電源系統(tǒng)正從電氣功能層走向結(jié)構(gòu)部署層，供電路徑也從“貼片連接”逐步轉(zhuǎn)向“結(jié)構(gòu)嵌入”。芯片廠在其中的角色，也從提供控制和開關(guān)器件，轉(zhuǎn)變?yōu)楣╇娐窂降闹苯訕?gòu)成單元。

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審核編輯 黃宇