面對AI算力需求爆發式增長，資料中心的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資料中心
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 數據中心採用的 AC-DC 轉換與 DC-DC 配電級。安森美透過整合尖端技術實現協同效應，方案融合了先進的矽基（Si）、碳化矽（SiC）和氮化鎵（GaN）功率開關技術，同時整合了閘極驅動器、多相控制器及48V控制器、智慧功率級（SPS）模組、智慧熔絲以及負載點（PoL）降壓轉換器等多種元件。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雲端計算電源單元
安森美憑藉其業界領先的矽（Si）和碳化矽（SiC）技術，走在推動AI未來發展的前沿。為資料中心提供從電網到 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驅動運算所帶來的激增電力需求，確保更高的效率與更低的總擁有成本（TCO）。透過專注於優化能源使用與提升功率密度，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，憑藉卓越的輸出功率、先進的技術與高能效，成為現代資料中心的理想解決方案。12kW的功率輸出比競爭對手高出50%，能有效滿足AI和雲端運算環境的嚴苛要求。
👉12 kW AI 雲端運算電源供應器（PSU）規格
透過整合先進的 M3S MOSFET + SiC JFET 元件，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 雲端運算電源單元參考設計
圖 2：12 kW AI 雲端運算電源單元原理圖
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 毫秒 @ 滿載
外型尺寸：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 憑藉卓越的開關性能和更低的元件電容，實現了更高的效率。這項前沿技術在 ORV3 電源單元（PSU）中達到了高達 97.5% 的峰值效率。
在高速切換頻率應用中，憑藉業界領先的品質因數（Figure-of-Merit, FoM），在硬切換和軟切換應用中均表現出色，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 具備高速切換、低導通電阻以及與現有驅動器相容的優勢，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並提供出色的能效。
👉650V SiC MOSFETNTBL023N065M3S
650V M3S SiC MOSFET 系列專為高速切換應用而優化。其在 18V 閘極驅動下表現最佳，在 15V 電壓下也有出色的性能。TOLL 封裝採用開爾文源極（Kelvin Source）配置，減少了寄生源極電感，顯著提升了熱性能和切換性能。
圖 3：用於 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）
超低閘極電荷（QG(tot)= 69 nC）
高速開關與低電容（Coss= 152 pF）
柵極驅動電壓範圍為15V至18V
典型 RDS(on) = 23 mΩ，當 Vgs = 18V 時
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：資料中心、伺服器電源、雲端系統、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）相同的驅動相容性。
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
更薄的基板厚度
業界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
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