电子发烧友网报道(文/梁浩斌)AI浪潮下对数据中心的需求量激增,而功耗越来越高的AI算力芯片,需要数据中心PSU(电源供应单元)提供更高的功率,同时在体积上还要符合服务器机架内的尺寸。
更高的PSU功率密度要求,让SiC、GaN等三代半器件进入数据中心PSU提供了极佳的市场机会。近年来功率器件厂商都推出了多种采用SiC或GaN器件的PSU方案,甚至英飞凌还专为AI服务器PSU开发了CoolSiC MOSFET 400 V系列器件。
400V SiC MOSFET
英飞凌在今年3月推出了新一代的SiC威廉希尔官方网站
Cool SiC MOSFET G2,相比G1几乎全方位提升,包括封装互连上提高耐热性、开关损耗降低10%、输出能力更强等。
今年6月,英飞凌又在Cool SiC MOSFET G2的基础上,为AI服务器的AC/DC级应用开发,推出了全新的CoolSiC MOSFET 400 V系列产品。
CoolSiC MOSFET 400 V系列包括10款不同型号,其中5款具有不同的RDS(on)级别(从11至45 mΩ)。这些产品采用了开尔文源TOLL和D²PAK-7封装,以及.XT封装互连威廉希尔官方网站
。在25°C的Tvj工作条件下,这些MOSFET的漏极-源极击穿电压达到400 V,使其成为2级和3级转换器以及同步整流的理想选择。
这些元件在严苛的开关环境下表现出极高的稳健性,并且已经通过了100%的雪崩测试。将高度稳健的CoolSiC威廉希尔官方网站
与.XT互连威廉希尔官方网站
相结合,这些半导体器件能够有效应对AI处理器在功率需求突变时产生的功率峰值和瞬态。得益于其连接威廉希尔官方网站
和低正RDS(on)温度系数,即使在较高的结温工作条件下,它们也能保持出色的性能。
过去SiC MOSFET在电源上普遍使用650V规格的产品,那么400V有什么优势?英飞凌表示与现有的650 V SiC和Si MOSFET相比,400V的SiC MOSFET新系列具有更低的传导和开关损耗。
高功率PSU采用混合开关方案
此前英飞凌公布的PSU路线图中,就已经可以发现,英飞凌在高功率的PSU中趋向使用混合开关的方案,即同时采用硅、SiC、GaN等功率开关管。
图源:英飞凌
在3kW的方案中,英飞凌采用了cool sic MOSFET 650V和600V的cool mos 超结MOS,采用CoolSiC的无桥图腾柱PFC,集成CoolMOS和OptiMOS的半桥LLC,可以达到97.5%的峰值效率。
从3.3kW开始,英飞凌就使用硅、SiC、GaN开关的混合方案,采用CoolSiC、CoolGaN、CoolMOS、OptiMOS和实现最高效率和功率密度的威廉希尔官方网站
,基准效率为97.5%,功率密度达到95W每英寸立方。
根据英飞凌的介绍,CoolSiC MOSFET 400 V是对PSU路线图的补充,而新的服务器PSU方案在AC-DC级上采用了400V 的SiC MSOFET以及多级PFC,功率密度达到100W每英寸立方以上,效率更是高达99.5%,相比使用650 V SiC MOSFET的解决方案提高了0.3个百分点。
另一方面在DC-DC级上采用了CoolGaN功率晶体管,整体电源可以提供8kW以上的功率,功率密度相比现有解决方案提高了三倍以上。未来英飞凌还将推出12kW的PSU方案,应对未来AI数据中心更高的功率需求。
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