被动元器件助力服务器设备升级

电子发烧友网报道（文/李宁远）服务器行业是现在正大力发展的基础设施，行业规模正值快速增长阶段。相关数据显示，服务器行业的年用电量占全社会用电总量的2%左右，属高耗能行业。如何降低能耗成为服务器行业的下一步发展亟待解决的困扰。
 
被动元件在服务器设备里有着不少用量，从被动元器件方向在特性、制程、材质上做出优化那将助力服务器行业提高能源效率、降低能耗，有效解决服务器行业节能减排压力，实现“双碳”目标。
 
被动元器件在服务器中的应用
 
从服务器的搭建结构来说，最上层的ACDC电源一般为独立的，这里不深入探究其中应用的被动元件。到下一层48V转12V DCDC，现在越来越多的设计都要把该模块放到它的服务器主板里边，那么在其中就会用到像耦合电感或者一些LLC变压器，这两类被动元件在其中起到了很大作用。
 
再下一层是各类用于不同设备的DCDC转换器，比如用于DDR5内存。现在的DDR5内存一般都是要接自己电路，那这里面可能会用到一些比较特性高的小尺寸电感，除此之外，其他的如硬盘、USB接口以及温度监测设备、网络适配器一类的电路，里面也会用到特性高的小尺寸电感，现在这些应用里最常用的就是一体成型电感了。
 
一体成型电感在小尺寸里结构更稳定，阻抗更低，有着比传统电感更高的效率，能在高频和高温环境下保持极优秀的温升电流及饱和电流特性，能够明显改善电源链路性能。
 
涉及DDR4内存、CPU、以及一些GPU的供电需求里边则有着很多组装类电感、钽电容的应用。当然在EMC问题上，磁珠和共模电感仍然是解决此类问题的首选。在整个服务器架构里，被动元器件担当了不可替代的要职。
 
服务器关键设备被动元器件趋势
 
服务器组件设备的发展并非一成不变，上面提到过48V转12V DCDC这样的一个应用转变，相比于传统的12V供电的服务器来说，48V电源肯定是有一定优势的。48V电源供电线上的热损耗可以明显降低，所以说现在很多服务器厂家都在逐步把48V转12V DCDC电源模块加入服务器里。
 
因此未来48V的供电系统可能会从ACDC系统中脱离出来，转变为ACDC＋DCDC的形式，这里面目前欧美厂商主流的方案有通过耦合电感来做的，也有通过LLC方案来做的，都是可行的能优化服务器性能的思路。
 
对于常规CPU供电电路，12V转0. 8/1V，或者转1.2V/1.8V这种类型，使用VRM供电是常见的方案。不过现在越来越多的服务器厂商在使用更加先进的TLVR（跨电感稳压器）供电，TLVR最大的优势在于能够大幅提升大电流输出的瞬态响应时间，此外它还能减少电路中后端钽电容的用量，达到降本的目的。这类转变中组装式电感（耦合电感与补偿电感）有着大量的应用，首先确保足够大的饱和电流，其次再实现更为精确的感值控制。
 
DDR5替代DDR4是大势所趋，DDR5的效率会高出很多，因此为了提高DCDC输出稳定性，电路开始向内存条上在转移。与之相配的功率电感，自然需要更高的功率密度，并兼顾更小的尺寸，并尽可能提供更好的散热。
 
小结
 
这些被动元器件在新的材料、新的工艺的支持下展现出更好的器件特性。比如更高致密性的材料，让这些被动器件的磁导率进一步提升，降低了损耗，更契合服务器设备转变的趋势。工艺上的变更在一体成型技术的演进里极具代表性，如低压成型技术的出现革新了功率电感的技术水平。
 
更轻薄更大电流支持能力的被动元器件也在这些技术的迭代下得以实现，这些不断进化的被动元器件在服务器核心的电源设备里改良着服务器的电气特性，为服务器行业的发展提供了更适合的基础底座。