國(guó)產(chǎn)廠商加速布局AI服務(wù)器電源芯片賽道
為提升AI服務(wù)器的運(yùn)行效率，電源系統(tǒng)成為關(guān)鍵所在，這一市場(chǎng)也成為半導(dǎo)體及電源產(chǎn)業(yè)中增速最快的細(xì)分領(lǐng)域之一。據(jù)TrendForce預(yù)測(cè)，2025年全球AI服務(wù)器出貨量約為246萬(wàn)臺(tái)，同比增長(zhǎng)24.3%。行業(yè)數(shù)據(jù)顯示，2025至2027年，AI服務(wù)器電源市場(chǎng)將迎來(lái)指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，規(guī)模從74億美元攀升至325億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá)110%。
長(zhǎng)期以來(lái)，服務(wù)器電源領(lǐng)域的芯片產(chǎn)品主要由TI、ADI、Infineon、ST、ONsemi、MPS、Vicor等海外廠商主導(dǎo)，這些企業(yè)的產(chǎn)品不僅在功率密度上具備優(yōu)勢(shì)，還融入了各自的技術(shù)創(chuàng)新。國(guó)內(nèi)廠商也敏銳地捕捉到這一市場(chǎng)機(jī)遇，相關(guān)調(diào)查顯示，當(dāng)前國(guó)內(nèi)服務(wù)器電源的國(guó)產(chǎn)替代率約為10%至20%，海外僅有少數(shù)幾家廠商進(jìn)入該供應(yīng)鏈。
近期，國(guó)內(nèi)廠商不斷實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破，并推出了自主研發(fā)的解決方案。
AI服務(wù)器供電架構(gòu)迎來(lái)變革
AI服務(wù)器電源體系可分為三層：供電體系（包括UPS、HVDC、PDU）、AC-DC轉(zhuǎn)換（涵蓋PSU、PMC、BBU）以及DC-DC轉(zhuǎn)換（包含PDB、VRM）。
AI服務(wù)器電源技術(shù)正經(jīng)歷深刻變革。當(dāng)前，AI模型的規(guī)模與復(fù)雜度正以摩爾定律失效的速度快速擴(kuò)張，直接導(dǎo)致AI芯片功耗大幅攀升。目前，單芯片熱設(shè)計(jì)功耗（TDP）已超過(guò)1000W，最新的GB300芯片更是達(dá)到2700W，單個(gè)機(jī)柜的總功耗突破100kW。這一趨勢(shì)推動(dòng)行業(yè)在三個(gè)層面發(fā)生變革：
其一，電壓平臺(tái)升級(jí)。為滿(mǎn)足AI集群對(duì)能效的極致要求，高壓直流（HVDC）方案加速普及。與傳統(tǒng)UPS 90%至95%的系統(tǒng)效率相比，HVDC的效率顯著提升至95%至98%，在節(jié)能、節(jié)省空間和降低運(yùn)維成本方面優(yōu)勢(shì)突出。以“巴拿馬電源”為代表的新一代方案，整合了整流與DC轉(zhuǎn)換功能，輸出電壓已達(dá)到750V至1000V，系統(tǒng)效率超過(guò)97%，成為綠色數(shù)據(jù)中心的重要選擇。
其二，供電架構(gòu)集中化。在OCP ORv3等標(biāo)準(zhǔn)的推動(dòng)下，PSU從服務(wù)器節(jié)點(diǎn)中分離出來(lái)，向機(jī)柜后部集中部署，形成柜級(jí)大功率供電系統(tǒng)。PSU功率已從第一代的5.5kW發(fā)展到第三代的22kW以上，輸出電壓從48V提升至400V，大幅降低了傳輸損耗和線纜體積。集中供電使散熱與布線更高效，能更好地適應(yīng)AI服務(wù)器對(duì)功率密度和可維護(hù)性的嚴(yán)苛需求。
其三，半導(dǎo)體材料革新。SiC（碳化硅）與GaN（氮化鎵）等寬禁帶半導(dǎo)體器件，憑借其在高壓、高頻、高溫環(huán)境下的優(yōu)異性能，成為AI電源設(shè)計(jì)的核心。相較于傳統(tǒng)硅基器件，SiC/GaN具有更高的開(kāi)關(guān)頻率和更低的導(dǎo)通損耗，為電源實(shí)現(xiàn)高功率密度、高效率和小體積提供了關(guān)鍵支撐，尤其適用于HVDC、PFC及DC/DC等多級(jí)功率轉(zhuǎn)換架構(gòu)。
國(guó)內(nèi)廠商順應(yīng)趨勢(shì)積極布局
杰華特在AI服務(wù)器電源芯片領(lǐng)域持續(xù)發(fā)力，可為計(jì)算領(lǐng)域提供全面的模擬芯片解決方案，產(chǎn)品涵蓋高電流多相電源、DC/DC、eFuse、熱插拔芯片、LDO、電源模塊、限流開(kāi)關(guān)、時(shí)鐘緩沖器等關(guān)鍵品類(lèi)。公司提供完整的通訊和服務(wù)器電源解決方案，部分產(chǎn)品具有國(guó)內(nèi)首創(chuàng)性，部分已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。基于自主工藝和DC/DC控制技術(shù)，杰華特不斷迭代高壓和大電流產(chǎn)品，報(bào)告期內(nèi)在行業(yè)頭部客戶(hù)側(cè)量產(chǎn)的90ADrMOS大電流產(chǎn)品，效率高、性能穩(wěn)定，整體處于行業(yè)領(lǐng)先水平。
其中，“智能功率級(jí)（DrMOS）+多相控制器”是杰華特的核心優(yōu)勢(shì)。隨著AI服務(wù)器計(jì)算能力快速提升，功率密度也隨之增長(zhǎng)，對(duì)散熱和能耗提出了更高要求。杰華特的方案相比分立方案，能有效降低能耗，因此DrMOS在AI服務(wù)器領(lǐng)域的需求不斷擴(kuò)大。目前，30A、50A、70A、90A的DrMOS已在客戶(hù)端實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)爬坡。
在智能功率級(jí)方面，杰華特去年推出的90A大電流輸出的JWH7079智能功率級(jí)，內(nèi)置MOSFET和驅(qū)動(dòng)，支持3至16V寬輸入、90A大電流輸出，工作頻率高達(dá)3MHz。該產(chǎn)品集成5μA/A電流檢測(cè)、8mV/℃溫度監(jiān)測(cè)及多重保護(hù)功能，采用4×6mm TLGA封裝，適用于服務(wù)器、GPU等高性能計(jì)算供電場(chǎng)景。
在多相控制器方面，JWH6376是一款雙路12相控制器，專(zhuān)為Intel VR14平臺(tái)核心供電設(shè)計(jì)，同時(shí)兼容VR13.HC/VR13標(biāo)準(zhǔn)。該產(chǎn)品集成PMBus/I2C和AVSBus接口，支持電壓、電流、功率及溫度監(jiān)測(cè)，并內(nèi)置非易失存儲(chǔ)（NVM介質(zhì)）保存配置和記錄故障。具備可編程環(huán)路補(bǔ)償、相間電流均衡、熱均衡調(diào)節(jié)功能，還集成了多種保護(hù)功能，包括Vin/Vout過(guò)壓/欠壓、過(guò)流、過(guò)熱保護(hù)，以及TLVR電感開(kāi)短路檢測(cè)和PWM信號(hào)float檢測(cè)，為系統(tǒng)可靠性提供保障。采用業(yè)界主流的6mm×6mm QFN-48封裝。
矽力杰在AI服務(wù)器領(lǐng)域也有長(zhǎng)期布局，可提供大電流DC/DC變換器、低壓差線性穩(wěn)壓器、接口的熱插拔控制器以及電流檢測(cè)等整體方案。
近期，矽力杰推出了AI服務(wù)器48V散熱風(fēng)扇解決方案SQ55560。這是一款最高支持80V電壓的三相無(wú)刷風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)芯片，專(zhuān)為BLDC應(yīng)用設(shè)計(jì)。內(nèi)置MTP內(nèi)存，支持免MCU系統(tǒng)配置，集成單電流采樣、無(wú)傳感器控制算法和四線制功能，還集成12V Buck，盡可能簡(jiǎn)化外圍BOM，推動(dòng)散熱系統(tǒng)小型化。
矽力杰SQ55560具備過(guò)欠壓、過(guò)流、短路、開(kāi)路、堵轉(zhuǎn)、過(guò)溫等多重保護(hù)功能，支持順逆風(fēng)啟動(dòng)，顯著提升設(shè)備運(yùn)行可靠性。同時(shí)，支持多種轉(zhuǎn)速控制方式，靈活適配不同應(yīng)用場(chǎng)景。內(nèi)置的Buck DC-DC轉(zhuǎn)換器具備抖頻功能，有效優(yōu)化芯片的EMC表現(xiàn)。
12月5日，芯朋微發(fā)布12款面向AI服務(wù)器和工業(yè)控制領(lǐng)域的電源芯片。包括面向800VHVDC系統(tǒng)的1700V SiC輔源、隔離驅(qū)動(dòng)、SiC/GaN驅(qū)動(dòng)芯片；數(shù)字電源芯片，涵蓋兆赫茲開(kāi)環(huán)DCX控制器、全集成數(shù)字硬開(kāi)關(guān)全橋控制器、8/12/16多相VRM等；以及面向計(jì)算能源的功率級(jí)芯片，包括Cu-Clip DrMOS、EFuse、PoL等系列化產(chǎn)品。
芯朋微CEO易揚(yáng)波表示，算力規(guī)模和功耗密度的持續(xù)攀升，對(duì)電源系統(tǒng)的效率、散熱與可靠性提出了更高要求。芯朋微在智能功率技術(shù)領(lǐng)域深耕近二十年，圍繞“從AC到DC、從800V HVDC到Vcore 1V”的全鏈路供電需求，形成了覆蓋一次側(cè)、二次側(cè)到末端負(fù)載的算能電源芯片及系統(tǒng)方案布局。
目前，芯朋微的產(chǎn)品圍繞當(dāng)下數(shù)據(jù)中心的重點(diǎn)需求展開(kāi)，如熱插拔eFuse的PN7882/5、POL電源單項(xiàng)轉(zhuǎn)換器PN6850、多相VRM電源多相數(shù)字控制器PN6855/6、輔助電源的PWM控制器/MOS集成轉(zhuǎn)換器、低邊驅(qū)動(dòng)芯片、半橋驅(qū)動(dòng)芯片、隔離驅(qū)動(dòng)等。
此外，根據(jù)芯朋微半年報(bào)，公司推出了適用于服務(wù)器和通信設(shè)備的48V輸入數(shù)?；旌细呒呻娫葱酒盗?、內(nèi)置算法的數(shù)模混合電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片、超大電流EFUSE芯片、超大功率理想二極管芯片等大功率工控芯片。適用于服務(wù)器和通信設(shè)備的12/20相數(shù)字控制器及70ADrMOS套片、48V輸入數(shù)模混合高集成電源芯片系列、超大電流EFUSE芯片等進(jìn)入試產(chǎn)和量產(chǎn)階段。一次電源側(cè)的高耐壓高可靠AC-DC、數(shù)字/模擬PFC等已取得大面積客戶(hù)突破和量產(chǎn)；二次電源側(cè)的48V輸入數(shù)?；旌细呒呻娫葱酒盗幸言诜?wù)器和通信設(shè)備批量爬坡出貨；三次電源側(cè)的EFUSE、大電流POL、多相控制器及配套DRMOS已通過(guò)服務(wù)器主板廠商和工業(yè)電源客戶(hù)的驗(yàn)證并逐步試產(chǎn)。
晶豐明源也重點(diǎn)布局高性能計(jì)算電源芯片，成為首家進(jìn)入NVIDIA推薦供應(yīng)商名單的國(guó)內(nèi)電源芯片企業(yè)，同時(shí)進(jìn)入Intel供應(yīng)商體系，POL產(chǎn)品獲得AMD AVL認(rèn)證。此前，晶豐明源正式推出第二代Smart DrMOS及配套Vcore電源解決方案，帶動(dòng)收入大幅增長(zhǎng)。
其智能功率級(jí)熱門(mén)產(chǎn)品BPD80350E，集成了高速驅(qū)動(dòng)單元和低阻抗半橋電源開(kāi)關(guān)，電流容量為50A，輸入電壓4.5V至16V，工作頻率最高1.5MHz。提供全面的熱監(jiān)測(cè)和保護(hù)電路，采用電氣和熱優(yōu)化封裝。配合合適的高頻控制單元，形成緊湊型、高電流電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)，具備顯著的效率和瞬態(tài)響應(yīng)，適合高電流、高功率密度應(yīng)用需求。
據(jù)晶豐明源半年報(bào)，公司高性能計(jì)算產(chǎn)品線的數(shù)字多相控制器、DrMOS、POL及Efuse全系列產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)并進(jìn)入規(guī)模銷(xiāo)售階段，特別是新一代顯卡應(yīng)用，多家海外和國(guó)內(nèi)客戶(hù)開(kāi)始大批量出貨，帶動(dòng)高性能計(jì)算電源芯片業(yè)務(wù)增長(zhǎng)，當(dāng)期實(shí)現(xiàn)銷(xiāo)售收入0.348億元，同比上升419.81%。公司對(duì)高壓BCD-700V工藝平臺(tái)進(jìn)行技術(shù)升級(jí)，第六代高壓工藝平臺(tái)已開(kāi)始量產(chǎn)，可覆蓋LED照明驅(qū)動(dòng)芯片、AC/DC電源芯片和部分電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)芯片產(chǎn)品，鞏固了在高壓工藝技術(shù)和產(chǎn)品上的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。低壓BCD工藝平臺(tái)方面，自研的第一代40VBCD工藝平臺(tái)高性能計(jì)算電源芯片已大批量穩(wěn)定量產(chǎn)，基于自研第二代40VBCD工藝平臺(tái)設(shè)計(jì)的DrMOS產(chǎn)品開(kāi)始批量生產(chǎn)，性?xún)r(jià)比顯著提升；目前正在推進(jìn)第三代40VBCD工藝的研發(fā)，基于該工藝平臺(tái)的芯片設(shè)計(jì)已完成，等待生產(chǎn)驗(yàn)證，預(yù)計(jì)2026年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。
芯聯(lián)集成也加大了對(duì)AI服務(wù)器、數(shù)據(jù)中心應(yīng)用的投入，將其作為公司第四大核心市場(chǎng)方向之一。半年報(bào)顯示，其數(shù)據(jù)傳輸芯片進(jìn)入量產(chǎn)；發(fā)布了第二代高效率數(shù)據(jù)中心專(zhuān)用電源管理芯片制造平臺(tái)，獲得關(guān)鍵客戶(hù)導(dǎo)入；應(yīng)用于AI服務(wù)器和AI加速卡的電源管理芯片已實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)；中國(guó)首個(gè)55nm BCD集成DrMOS芯片通過(guò)客戶(hù)驗(yàn)證。
總結(jié)
AI競(jìng)賽不僅是算法與芯片的競(jìng)爭(zhēng)，更是一場(chǎng)關(guān)于如何高效、可持續(xù)地為這些算力“巨獸”提供能源的競(jìng)賽。目前，單臺(tái)AI服務(wù)器所需電源管理芯片的價(jià)值量可達(dá)傳統(tǒng)服務(wù)器的3至5倍。
從中可以看到，智能功率級(jí)（DrMOS）、多相控制器、熱插拔eFuse作為AI服務(wù)器的核心器件，正在快速崛起，國(guó)產(chǎn)廠商也在不斷加大布局力度。此外，國(guó)產(chǎn)芯片廠商特別關(guān)注服務(wù)器48V、800V大功率趨勢(shì)，正針對(duì)這些趨勢(shì)推出相關(guān)產(chǎn)品。
參考文獻(xiàn)
[1]Tektronix：驅(qū)動(dòng)算力的心臟革命：AI服務(wù)器電源三大技術(shù)躍遷與測(cè)試破局
[2]IT之家：https://www.ithome.com/0/869/088.htm
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