英飛凌以創新電源設計助力業界迎戰AI運算電源架構革新

生成式AI應用持續升溫，帶動全球對高效能運算（HPC）需求飛速成長，雖然業界焦點多集中於處理器技術的進展，但資料中心與AI伺服器的電源系統正面臨前所未有的挑戰。電力需求激增加促使電源設計朝向高電壓、高功率密度發展，同時需提升轉換效率、縮小外型尺寸，還需要符合日益嚴格的節能永續標準，並維持合理營運成本。

在這波由AI掀起的伺服器電源系統架構革新浪潮中，英飛凌（Infineon）憑藉其在功率半導體設計、製造與電源系統應用的深厚技術實力，提供從電網到主板處理器的完整電源管理解決方案，涵蓋矽（Si）、碳化矽（SiC）、氮化鎵（GaN）三大主流材料，為AI運算基礎設施提供高效、可靠、具擴展性且成本效益高的電力傳輸。

從12V轉向48V的電源架構變革

「沒有電源就沒有AI，」英飛凌消費、計算與通訊業務大中華區經理陳世偉接受DIGITIMES專訪時表示，隨著AI伺服器運算能力的躍升，目前單一GPU的功耗已經達到700W，甚至上看1.5kW、2kW，而整體AI伺服器機櫃的功耗亦從傳統伺服器的10kW，攀升至120kW以上；他強調，面對AI運算耗電比例的不斷攀升，提升電源效率與功率密度已成為當務之急。

陳世偉指出，隨著AI伺服器算力需求增加意謂電力需求朝高功率發展，電流負載大幅增加所帶來的傳輸損耗與散熱，使得傳統12V供電架構面臨瓶頸，48V供電架構正快速成為AI伺服器電源設計的主流選擇。他解釋，當電壓從12V提升到48V，在功率不變的情況下，可將電流降低至1/4，進而使傳輸損耗降低約16倍，這對於推動高功率的AI伺服器來說非常關鍵。

為此英飛凌除了打造專為AI伺服器與超大規模資料中心設計的5kW至12kW及以上的高輸出功率電源供應器（PSU）、48V電源中繼匯流排轉換器（IBC）解決方案，也強化DC-DC端電源模組的整合設計，透過具備即時電流與溫度感測回饋機制的Smart Power Stage （SPS）智慧功率模組達成電流平衡與熱管理最佳化。

英飛凌不久前推出的全新OptiMOSTM TDM24545x四相電源模組即是關鍵元件之一，該模組能為AI伺服器實現真正的「垂直供電」（Vertical Power Delivery；VPD）架構。陳世偉解釋，相較於傳統的平面橫向供電，VPD可透過將電源模組移至CPU/GPU背面的垂直供電模式，縮短供電路徑並降低供電網路（PDN）損耗，同時提高功率密度與整體系統效能。

體積僅10×9mm²的TDM24545x模組能支援高達280A的四相電流、2A/mm²功率密度，採用英飛凌的OptiMOS 6溝槽技術，提升電氣與熱效率，並採用全新電感技術及封裝技術達成更低的厚度；小巧的晶片嵌入式封裝有利於VPD系統的模組拼接，提升電流傳導效率。

此外英飛凌也同步發表新一代XDP系列數位熱插拔控制器，搭配TDM24545x模組實現穩固耐用的48V電源系統解決方案。新推出的XDP711-001控制器結合用於監控和故障檢測的高精度遙測技術、為功率MOSFET 最佳化的數位SOA （safe operating area）控制，以及能夠驅動最多8個N型MOSFET的高電流整合式驅動器等三大功能區塊，支援7V~80V的寬廣輸入電壓範圍，與相容高速PMBus的主動監控功能，可提升系統可靠性；而因為採用全數位模式，能大幅減少對外部元件需求，對空間有限的AI伺服器設計來說，是兼具成本效益的理想選擇。

讓AI運算不中斷的電池備援模組

除了在電源架構方面的革新，考量到AI伺服器若發生斷電可能付出的天文數字代價（每小時停機損失可達100萬至500萬美元），英飛凌也公布了一套完整的AI資料中心電池備援模組（BBU）產品發展藍圖，涵蓋4kW到12kW方案，具備高效率與可靠、可擴充的電源轉換能力，以及高出業界平均水準四倍的功率密度；在確保供電不間斷之外，BBU也能提供過濾和調節電源供應的功能，保護敏感的AI運算硬體免受電壓突波、浪湧等電源異常情況衝擊。

其中5.5kW BBU採用英飛凌獨家拓撲架構結合Si與GaN技術，而業界首創的12 kW系統則配備多張4 kW電源轉換卡，搭載英飛凌PSOC微控制器、40V與80V OptiMOS以及EiceDRIVER閘極驅動器。

英飛凌表示，在主機板上並聯多張轉換卡除了可實現更高功率等級，提升擴充能力並簡化維護作業，若其中一張卡出現故障，系統會降低功率容量並繼續運作，儘可能縮短停機時間、維持高可靠性。

以堅實的電源產品陣容支援永續AI運算

英飛凌在3月中在台北舉辦了一場AI伺服器電源架構論壇，展示該公司的全系列解決方案；特別來台參與的英飛凌電源與感測系統事業部總裁Adam White指出：「AI正推動整個伺服器電源系統從AC-DC到最後一哩路的DC-DC供電設計革命，」英飛凌熟知如何運用Si、SiC和GaN三大關鍵材料，已準備好運用全系列電源半導體產品組合迎接AI時代挑戰。

在製造方面，英飛凌積建置具競爭力的SiC與GaN產能，包含12吋GaN製程、最薄矽功率晶圓研發，以及垂直整合的製造能力，確保支援全球AI資料中心客戶的穩定供貨。從技術創新到對於品質與供應鏈的前瞻布局，英飛凌將與生態系統夥伴密切合作，成為AI電源設計的共同定義者，助力客戶實現永續性的未來AI運算。