AI服务器电源需求激增 英飞凌发布适用于DC-DC POL应用的12A和20A同步降压稳压器

(电子发烧友网报道 文/章鹰）AI时代算力的增长速度远远超过了摩尔定律每18个月翻番的速率，AI的奇点到来也将会成就算力基础设施领域的黄金时代。根据 IDC 数据，2023年全球高性能 AI 服务器市场规模预计达 248 亿美元，年增率预计高达 27%。未来AI服务器电源功率将大幅提升，因此电源供应商需要开发更高功率的产品，同时提高电源转化效率，以满足节能要求。

“随着AI概念爆火，训练大模型成为主流之后，整个OAM的出货量爆增。以英伟达OAM卡的尺寸大小不足以半张A4纸，但是功率可以达到700W甚至更高，这就要求功率密度也呈指数级的增长，而支撑这个功率密度的就是Power（电源）IC。”英飞凌科技大中华区电源与传感系统事业部应用管理经理董唯一表示。
 

英飞凌是沿着哪些技术创新思路来解决AI服务器的电源难题？这家公司推出了哪些代表性的功率产品满足客户的需求？英飞凌科技大中华区电源与传感系统事业部应用管理经理董唯一和英飞凌科技大中华区电源与传感系统事业部高级主任工程师吴炼接受电子发烧友访问，给出最新的产品和解决方案。
 

基于四大方向演进，英飞凌推进高功率密度电源产品规划

董唯一指出，作为全球功率半导体领域排名第一的厂商，英飞凌践行绿色能源和低碳社会的理念，2023年连续推出多款高功率密度产品，2024年，英飞凌的Power IC支撑着功率密度的增长，主要在四大方面体现产品设计思路。

 

一，代际的演进，未来英飞凌Power（电源）产品会走向碳化硅、氮化镓技术，PSU现在已经有这方面的产品了；二，英飞凌拥有非常先进的封装工艺，这项工艺现在也应用到英飞凌最新一代的产品中。另外，英飞凌未来会做一些集成电感的产品，可以进一步缩小芯片的面积，给客户更大的空间，使得他们的板子、产品的功率密度更大；三、英飞凌拥有系统级的架构，不仅仅是从12V电源到GPU，现在的架构未来都会到48V，而英飞凌有自己48V的解决方案。此外，英飞凌现在也在做关于垂直供电的产品。包括PSU端、AC-DC端，英飞凌也会进行有效的支撑；四、除了电源产品外支撑外，英飞凌还提供电源保护，DC-DC 的电源，所有产品支撑着英飞凌推动数据中心的电源供电走向数字化，走向低碳化。
 

顺应服务器电源需求趋势，英飞凌推出DC-DC POL应用12 A和20 A同步降压稳压器

“传统的数据中心都是以服务器为架构的，现在AI的应用促使这个数据中心转向AI服务器，AI服务器与传统服务器最主要的区别是上面会有一些以算力为主导的GPU的板卡。在这部分对于产品的架构不会有特别大的变化，最主要的区别是，GPU的算力使得他要求的功率更高，导致整个电流变的更大了。”董唯一分析说。
 

“功率密度上升，这是对我们带来的一个挑战，此外，以前CPU对动态响应要求不高，但是GPU厂商对电源的动态响应需求升高，动态响应直接影响了整个主芯片的性能，能否将客户的主芯片算力发挥到最大，这也是我们在为什么会在新的POL上用英飞凌独有的FAST COT技术，另外控制模式也从 voltage mode转到了current mode，这都是顺应整个市场需求的变化，符合AI的要求。”董唯一清晰解释了产品设计思路转变的主要驱动因素和关键技术。

近日，面向服务器、AI、数据通信、电信和存储市场英飞凌推出了TDA388xx系列产品。

 

最新的12 A和 20 A同步降压稳压器采用快速恒定导通时间（COT）控制模式来优化性能。这种方法可确保快速瞬态响应，能够最大程度地减少无源元件数量并节省电路板空间。该系列稳压器用途广泛，能够在4.0 V至16 V的宽输入电压范围内稳定工作，并且可以通过外部偏置电源进一步扩展在各种DC-DC应用场景中的应用范围。英飞凌新推出的TDA388xx系列稳压器在功率系统效率和设计紧凑性方面实现了重大飞跃。

 

TDA388xx系列稳压器的优势主要在于采用FAST COT的模式和单晶圆工艺。吴炼表示：“因为POL的产品是采用了英飞凌自有专利的FAST COT架构，带有内部的谐波补偿，不需要外围的参数调节，整个动态的响应非常快，可以对于高性能的需求快速响应，当有动态负载，电压过冲跟下冲，我们这边可以很快调回来，不会有缺陷的问题。另外，我们有内部补偿，可以做到纹波非常小，不需要有外部的大电容，只需要全部是陶瓷电容的输出就可以了，纹波非常小，在规格书里有测试波型给大家参考，1V的输出情况下，纹波应该在10毫伏以内。”

 

单晶圆集成，相当于把控制器、Driver包括上下管放在一个晶圆里，单晶圆集成的产品在性价比上比分立器件更加友好。

 

据悉，TDA388xx系列产品共有四款降压稳压器（TDA38812、TDA38813、TDA38825 和 TDA38826），均具有独一无二的内部补偿功能，这不仅提高了易用性，还减少了对外部半导体组件的需求。该系列产品采用了适合各种应用的通用性设计，并提供可供选择的开关频率和软启动功能。由于具备可编程的电流限制，这些稳压器可以实现精准的控制，而且支持固定频率连续导通模式（FCCM）和不连续导通模式（DCM）。此外，TDA388xx系列稳压器还可通过外部基准输入实现电压追踪。这一灵活性对于满足不同的功率系统要求至关重要。上述特性共同提升了该稳压器产品系列的适应性和效率。

 

TDA388xx产品系列的关键特性之一是其内置多种保护功能，包括预偏压启动和热补偿电流限制以及过压保护（OVP）和欠压保护（UVP）等，即使在故障情况下也能确保系统安全。并且，为了提高安全性，英飞凌还在TDA388xx产品系列中加入了热关断功能。该产品系列采用符合ROHS标准的QFN-21封装，能够在-40°C至125°C 的温度范围内有效工作。