Si+SiC+GaN混合方案，解决数据中心PSU高功率需求

 
电子发烧友网报道（文/梁浩斌）AI浪潮下对数据中心的需求量激增，而功耗越来越高的AI算力芯片，需要数据中心PSU（电源供应单元）提供更高的功率，同时在体积上还要符合服务器机架内的尺寸。
 
更高的PSU功率密度要求，让SiC、GaN等三代半器件进入数据中心PSU提供了极佳的市场机会。近年来功率器件厂商都推出了多种采用SiC或GaN器件的PSU方案，甚至英飞凌还专为AI服务器PSU开发了CoolSiC MOSFET 400 V系列器件。
 
400V SiC MOSFET
 
英飞凌在今年3月推出了新一代的SiC技术Cool SiC MOSFET G2，相比G1几乎全方位提升，包括封装互连上提高耐热性、开关损耗降低10%、输出能力更强等。
 
今年6月，英飞凌又在Cool SiC MOSFET G2的基础上，为AI服务器的AC/DC级应用开发，推出了全新的CoolSiC MOSFET 400 V系列产品。
 
CoolSiC MOSFET 400 V系列包括10款不同型号，其中5款具有不同的RDS(on)级别（从11至45 mΩ）。这些产品采用了开尔文源TOLL和D²PAK-7封装，以及.XT封装互连技术。在25°C的Tvj工作条件下，这些MOSFET的漏极-源极击穿电压达到400 V，使其成为2级和3级转换器以及同步整流的理想选择。
 
这些元件在严苛的开关环境下表现出极高的稳健性，并且已经通过了100%的雪崩测试。将高度稳健的CoolSiC技术与.XT互连技术相结合，这些半导体器件能够有效应对AI处理器在功率需求突变时产生的功率峰值和瞬态。得益于其连接技术和低正RDS(on)温度系数，即使在较高的结温工作条件下，它们也能保持出色的性能。
 
过去SiC MOSFET在电源上普遍使用650V规格的产品，那么400V有什么优势？英飞凌表示与现有的650 V SiC和Si MOSFET相比，400V的SiC MOSFET新系列具有更低的传导和开关损耗。
 
高功率PSU采用混合开关方案
 
此前英飞凌公布的PSU路线图中，就已经可以发现，英飞凌在高功率的PSU中趋向使用混合开关的方案，即同时采用硅、SiC、GaN等功率开关管。

图源：英飞凌

 
在3kW的方案中，英飞凌采用了cool sic MOSFET 650V和600V的cool mos 超结MOS，采用CoolSiC的无桥图腾柱PFC，集成CoolMOS和OptiMOS的半桥LLC，可以达到97.5%的峰值效率。
 
从3.3kW开始，英飞凌就使用硅、SiC、GaN开关的混合方案，采用CoolSiC、CoolGaN、CoolMOS、OptiMOS和实现最高效率和功率密度的技术，基准效率为97.5%，功率密度达到95W每英寸立方。
 
根据英飞凌的介绍，CoolSiC MOSFET 400 V是对PSU路线图的补充，而新的服务器PSU方案在AC-DC级上采用了400V 的SiC MSOFET以及多级PFC，功率密度达到100W每英寸立方以上，效率更是高达99.5%，相比使用650 V SiC MOSFET的解决方案提高了0.3个百分点。
 
另一方面在DC-DC级上采用了CoolGaN功率晶体管，整体电源可以提供8kW以上的功率，功率密度相比现有解决方案提高了三倍以上。未来英飞凌还将推出12kW的PSU方案，应对未来AI数据中心更高的功率需求。