隨著AI技術(shù)的迅猛發(fā)展，數(shù)據(jù)中心對(duì)高效能供電系統(tǒng)的需求日益增長(zhǎng)。意法半導(dǎo)體（ST）作為英偉達(dá)800V機(jī)架內(nèi)配電新倡議的核心合作伙伴，通過其創(chuàng)新的高密度供電板（PBD）實(shí)現(xiàn)了12kW功率的微型化實(shí)現(xiàn)，標(biāo)志著數(shù)據(jù)中心向更高效、緊湊邁進(jìn)的重要一步。基于碳化硅、氮化鎵等先進(jìn)材料和STGAP電氣隔離技術(shù)，該合作首次實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域內(nèi)98%以上的電力輸送效率，功率密度突破2600W/in3。

為何選擇800V？

面對(duì)傳統(tǒng)48V配電系統(tǒng)的局限性，尤其是在處理高達(dá)600千瓦至1兆瓦的供電需求時(shí)所面臨的巨大電流挑戰(zhàn)，提升輸入電壓成為最直接有效的解決方案。將電壓從54V提升至800V不僅能夠顯著減少線纜尺寸與散熱需求，還能提高整體效率約5%，為超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心提供了更為可持續(xù)的發(fā)展路徑。然而，這要求重新設(shè)計(jì)整個(gè)配電系統(tǒng)，以適配服務(wù)器機(jī)柜的緊湊空間，并解決電磁干擾與散熱管理問題。

突破性技術(shù)應(yīng)用

熱插拔保護(hù)電路與功率轉(zhuǎn)換器

為應(yīng)對(duì)800V機(jī)柜方案中的固有挑戰(zhàn)，意法半導(dǎo)體開發(fā)了熱插拔保護(hù)電路與DC-DC轉(zhuǎn)換器兩大核心模塊。前者采用了1200V碳化硅器件及電氣隔離型BCD控制器，后者則利用650V氮化鎵晶體管構(gòu)建堆疊半橋拓?fù)洌Y(jié)合STGAP電氣隔離柵極驅(qū)動(dòng)器，實(shí)現(xiàn)了初級(jí)側(cè)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。這些技術(shù)的應(yīng)用不僅提高了電源管理方案的效率與可靠性，還確保了在極端條件下的穩(wěn)定運(yùn)行。

磁件微型化

除了電子元件的選擇外，磁件的設(shè)計(jì)也是關(guān)鍵。意法半導(dǎo)體通過拆解原變壓器為兩組四單元小型變壓器陣列，有效降低了單個(gè)磁芯的負(fù)荷并擴(kuò)展了熱耗散路徑，從而實(shí)現(xiàn)了變壓器體積的顯著縮減。這種分體式設(shè)計(jì)配合微型鐵氧體磁芯的應(yīng)用，是達(dá)成突破性功率密度的重要因素之一。

未來展望

此次合作不僅僅是技術(shù)上的突破，更是對(duì)未來數(shù)據(jù)中心架構(gòu)的一種全新探索。意法半導(dǎo)體憑借其深厚的技術(shù)積淀與全面的解決方案組合，展示了如何在滿足AI時(shí)代下數(shù)據(jù)中心對(duì)高效能、高密度的要求的同時(shí)，推動(dòng)整個(gè)行業(yè)的進(jìn)步。隨著英偉達(dá)正式批準(zhǔn)ST的概念驗(yàn)證方案，并計(jì)劃共同推進(jìn)測(cè)試板制造，這一里程碑式的合作預(yù)示著數(shù)據(jù)中心新時(shí)代的到來——一個(gè)更加高效、可持續(xù)且具備無限潛力的新紀(jì)元。

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