面對AI算力需求爆發式增長，數據中心電力系統正面臨前所未有的挑戰。安森美(onsemi)推出的AI數據中心電源解決方案，直擊能效、尺寸等痛點，助力客戶把握數據中心的市場機遇。

框圖——AI數據中心

下方的框圖展示了安森美推薦的AI數據中心解決方案。該圖詳細說明了AI數據中心采用的AC-DC轉換與DC-DC配電級。安森美通過整合尖端技術實現協同效應，方案融合了先進的硅基（Si）、碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）功率開關技術，同時集成柵極驅動器、多相控制器及48V控制器、智能功率級（SPS）模塊、智能熔絲以及負載點（PoL）降壓轉換器等多種元器件。該組合方案可顯著提升系統能效與功率密度，從而大幅縮減系統尺寸。

參考設計

參考設計——12kW AI云計算電源單元

安森美憑借其業界領先的硅（Si）和碳化硅（SiC）技術，走在推動AI未來發展的前沿，為數據中心提供從電網到 GPU 的一整套電源解決方案（從 3kW 到 25-30kW HVDC）。我們的技術旨在滿足AI驅動運算帶來的激增電力需求，確保更高的效率和更低的總擁有成本（TCO）。通過專注于優化能源使用和提升功率密度，我們的解決方案不僅結構緊湊，還支持可持續的生態系統。

安森美的12kW電源單元（PSU）參考設計在市場上脫穎而出，憑借卓越的輸出功率、先進的技術與高能效，成為現代數據中心的理想解決方案。12kW 的功率輸出比競爭對手高出 50%，能夠有效滿足AI和云計算環境的嚴苛要求。

12 kW AI 云計算電源單元（PSU）規格

通過集成先進的 M3S MOSFET + SiC JFET 器件，確保了卓越的性能，具備更高的開關頻率和更強的熱管理能力。其轉換效率高達 98%，顯著降低了能源成本和冷卻需求。

圖 1：12 kW AI 云計算電源單元參考設計

圖 2：12 kW AI 云計算電源單元原理圖

主要特性：

輸入電壓：VIN= 180 - 305 VAC

輸入頻率：FIN= 47 - 63 Hz?最大輸入電流：IIN= 68 A

輸出電壓：VOUT= 50 V

峰值效率：98 %（@ 277 VIN與 50% 負載）

總諧波失真（THD）：≤5% @ 30% 至 100% 輸出功率

保持時間：20 ms @ 滿載

外形尺寸：80 x 42 x 750 mm，功率密度達 75 W/in3

碳化硅 (SiC) 解決方案

碳化硅

安森美的 650V M3S EliteSiC MOSFET 憑借卓越的開關性能和更低的器件電容，實現了更高的效率。這項前沿技術在 ORV3 電源單元（PSU）中實現了高達 97.5% 的峰值效率。

在高速開關頻率應用中，憑借業界領先的品質因數（Figure-of-Merit, FoM），在硬開關和軟開關應用中均表現出色，在 PFC（功率因數校正）級效率最高可達99.6%。此外，安森美高性能的 SiC 共源共柵（Cascode）JFET 具備高速開關、低導通電阻以及與現有驅動器兼容的優勢，成為超大規模數據中心極具吸引力的解決方案，可顯著降低系統成本并提供出色的能效。

650V SiC MOSFETNTBL023N065M3S

650V M3S SiC MOSFET 系列專為高速開關應用而優化。其在 18V 柵極驅動下表現最佳，在 15V 電壓下也性能出色。TOLL 封裝采用開爾文源極（Kelvin Source）配置，減少了寄生源極電感，顯著提升了熱性能和開關性能。

圖 3：用于AI數據中心的 650V M3S SiC MOS 封裝

圖 4：650V M3S SiC MOSFET FoM 比較

主要特性：

帶有開爾文源極配置的TOLL封裝

卓越的品質因數（FOM = RDS(on)* Eoss）

超低柵極電荷（QG(tot)= 69 nC）

高速開關與低電容（Coss= 152 pF）

柵極驅動電壓范圍為15V至18V

Typ. RDS(on)= 23 mΩ at Vgs= 18V

典型導通電阻RDS(on) = 23 mΩ(當Vgs= 18V時）

100%雪崩測試合格

目標應用領域：數據中心、服務器電源、云系統、電信

750V SiC共源共柵JFET

在軟開關應用中，實現成本與性能之間的最佳平衡；在高壓直流HVDCORing（防止反向輸入電流）應用中，實現成本與可靠性之間的最佳平衡，同時保持與超級結 FET（SJ FET）相同的驅動兼容性。

圖 5：RDS(on)×面積 比較

主要特性：

溝槽結構，單元間距更小

優化的漂移區設計

更薄的襯底厚度

行業內單位面積最低導通電阻（RDS(on)×面積）

目標應用領域：AI數據中心電源、電動汽車充電、功率因數校正（PFC）、太陽能逆變器