以功率半导体创新破局 AI 数据中心能耗难题，构建绿色高效未来
——专访安森美高级现场应用工程师陈熙
在AI技术飞速发展的当下，数据中心作为算力枢纽，正面临着日益严峻的能耗挑战。为深入了解行业应对之策，中电网特别专访了安森美高级现场应用工程师陈熙，围绕AI数据中心的能耗困境、安森美的技术解决方案、供应链保障及未来研发方向展开深入探讨。
直面AI数据中心能耗核心挑战
谈及 AI 数据中心当前面临的能耗难题，陈熙直言，AI 算力需求的爆发式增长带来了两大核心挑战。一方面，单机架功率密度已突破 100kW，传统电源方案在高功率转换过程中，开关损耗与传输损耗问题凸显，能源浪费严重；另一方面，AI 任务负载存在动态波动特性，传统电源在 10% 以下的轻载场景中效率大幅下降，难以实现全时段能效优化。
更严苛的是，行业标准对电源效率提出了更高要求。陈熙介绍，人工智能数据中心的 PSU 需满足 OpenRack V3 (ORV3) 基本规范，该规范明确要求 30% 到 100% 负载下峰值效率达到 97.5% 以上，10% 到 30% 负载下最低效率也要达到 94%。在此背景下，功率半导体的技术革新成为突破 AI 数据中心能效、性能与成本瓶颈的关键。
为应对这些挑战，安森美从产品与技术创新入手。通过开发新的硅沟槽功率 MOSFET 和 SiC MOSFET，以 Si 和 SiC 器件组合方案，不仅完美契合 ORV3 等严苛行业标准，还能帮助客户在提高电源开关频率、减小系统体积的同时，实现前所未有的能效水平。这一创新组合将更多电能用于计算本身，有效降低能源损耗，助力客户大幅降低总体拥有成本（TCO），推动 AI 数据中心向更绿色、可持续的方向发展。
多系列产品破解能效与热管理难题
面对 AI 数据中心单机架功耗持续攀升带来的能源效率与热管理挑战，安森美凭借多款核心产品，为客户提供提升能效比的关键解决方案。
其中，最新一代 650V M3S EliteSiC MOSFET 表现亮眼。该产品具备卓越的开关性能和低器件电容，与上一代产品相比，栅极电荷减少 50%，输出电容能量和输出电荷均降低 44%，这些优势使其在高频率、高功率密电源转换场景中表现突出，能显著降低开关损耗，提升系统效率。
PowerTrench T10 MOSFET 系列则采用屏蔽栅极沟槽技术，拥有超低栅极电荷和低于 1mΩ 的导通电阻，可在紧凑封装中实现更高的功率密度和优异的热性能。同时，其软恢复体二极管和低反向恢复电荷能有效减少振铃和噪声，进一步提升系统可靠性和稳健性。
针对 AI 领域大电流、高功率场景的核心痛点，SiC Cascode JFET 展现出独特优势。该产品具备超低导通电阻、更高的峰值电流、低热阻以及栅极驱动兼容性等特点，非常适用于 AI PSU 设计，为实现下一代 20kW 系统提供有力支持。
此外，安森美推出的第一代基于 1200V SiC MOSFET 的 SPM31 智能功率模块（IPM）系列，在超紧凑的封装尺寸中实现了超高的能效和功率密度，相比市场上其他领先解决方案，能降低整体系统成本。该系列 IPM 改进了热性能、降低了功耗，支持快速开关速度，且以紧凑封装提供业界领先的广泛可扩展、灵活的集成功率模块解决方案，十分适用于 AI 数据中心的三相变频驱动应用。
垂直整合与协同创新双管齐下 保障供应链稳定可靠
稳定可靠的供应链是 AI 数据中心解决方案落地的重要支撑。陈熙表示，安森美通过深度的垂直整合与紧密的供应链协同战略，为解决方案的稳定供应保驾护航。
在 SiC 这一核心领域，安森美构建了从衬底生长、外延、晶圆制造到模块封装的完整垂直整合供应链。这种端到端的控制模式，不仅让安森美能够严格把控每个环节的质量与工艺，确保核心产品性能与可靠性的高度一致，还大幅增强了产能规划的自主性和应对市场波动的韧性，使公司能够快速响应客户日益增长的需求。
与此同时，安森美高度重视与上下游战略伙伴及重点客户的协同创新。通过提前洞察市场趋势，精准规划产能，并与客户共同定义未来产品的技术路线，实现了产品创新与客户实际应用需求的紧密对接，为供应链的长期稳定奠定了坚实的需求基础。
持续突破技术极限，适配高功率需求
展望未来 3-5 年，AI 算力需求的爆发式增长将推动数据中心电源输出功率迎来大幅跃升。陈熙指出，当前数据中心电源输出功率多在 3-5kW，未来将向 20kW 以上快速演进。以单个 AI 服务器机架为例，其功耗已从 15-30kW 攀升至 90-120kW，部分超大规模数据中心甚至需要支持 25-30kW 的高压直流（HVDC）架构，这对电源系统提出了更高要求，需在保持高可靠性的同时，突破传统硅基器件的物理极限。
基于这一趋势，安森美明确了未来研发投入的三大核心方向。首先，持续迭代 SiC 技术平台，深化 EliteSiC 系列研发，后续将优化器件电容与栅极驱动兼容性，以适配高功率架构；其次，优化硅基功率器件性能，升级 PowerTrench T10 系列，提升 DC-DC 转换的大电流承载能力及热稳定性，满足 AI 服务器多相供电需求；最后，强化垂直整合与场景化方案，推进 SiC 生产基地扩建，保障 SiC 器件产能稳定，同时投资于创新的器件结构设计、封装等研究。
安森美希望通过这些研发投入，满足 AI 驱动运算带来的激增电力需求，帮助客户实现更高的效率和更低的总拥有成本（TCO），并为可持续生态系统的构建贡献力量。
小结
从 AI 数据中心能耗挑战的破局之法，到核心技术产品的创新突破，再到供应链的稳定保障与未来研发的清晰规划，安森美以功率半导体为核心抓手，为行业提供了兼具能效、可靠性与经济性的解决方案。无论是契合 ORV3 规范的 Si 与 SiC 器件组合，还是多系列高性能产品矩阵，亦或是端到端的垂直整合供应链，都体现出其对 AI 数据中心需求的深度洞察与技术实力。未来，随着安森美在 SiC 技术迭代、产能扩建等方向的持续投入，不仅将助力客户进一步降低总拥有成本，更将为 AI 数据中心迈向绿色、高效、可持续的发展新阶段注入关键动力，推动算力与能效的协同升级。
