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對(duì)話|AI服務(wù)器電源對(duì)磁性元件提出的新需求

Big-Bit商務(wù)網(wǎng) ? 來源:Big-Bit商務(wù)網(wǎng) ? 作者:Big-Bit商務(wù)網(wǎng) ? 2025-10-11 14:55 ? 次閱讀
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編者按:

自ChatGPT、DeepSeek等大型AI模型應(yīng)用爆發(fā)以來,市場(chǎng)對(duì)AI服務(wù)器的需求激增,其配套電源的發(fā)展前景已成為行業(yè)共識(shí)。目前,I服務(wù)器電源企業(yè)的出貨規(guī)模仍有限,AI服務(wù)器電源廠商差距尚未拉開,整體處于同一起跑線。

面對(duì)AI服務(wù)器電源向“三高”——高功率密度、高效率、高可靠性發(fā)展的趨勢(shì),AI服務(wù)器電源產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)——無論是AI服務(wù)器電源企業(yè)、磁性元器件廠商,還是上游的磁芯與線材供應(yīng)商都一致認(rèn)為:挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存,AI服務(wù)器電源行業(yè)正迎來價(jià)值提升的重要窗口。

為此,《磁性元件與電源》雜志特邀AI服務(wù)器電源專家、企業(yè)高級(jí)研發(fā)工程師,以及磁性元器件、磁芯、線材等領(lǐng)域的代表技術(shù)人員,共同探討AI服務(wù)器電源對(duì)磁性元器件與材料提出的新要求、整機(jī)與器件企業(yè)的選型標(biāo)準(zhǔn)、當(dāng)前材料的匹配能力,以及AI服務(wù)器電源產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)的布局現(xiàn)狀。

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對(duì)話導(dǎo)覽:

AI服務(wù)器電源變化及應(yīng)用現(xiàn)狀

AI服務(wù)器電源對(duì)磁元件的要求

AI服務(wù)器電源對(duì)磁性材料、線材的要求

AI服務(wù)器電源產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)布局情況及規(guī)劃

一、AI服務(wù)器電源變化及應(yīng)用現(xiàn)狀

1、與傳統(tǒng)的服務(wù)器電源相比, AI 服務(wù)器電源發(fā)生了哪些變化?對(duì)磁性元件的技術(shù)要求發(fā)生了哪些變化?

杭州鉑科電子 丁毅:AI服務(wù)器電源變化:
一效率顯著提升:傳統(tǒng)服務(wù)器電源最高效率為鈦金級(jí)別的96%,而AI服務(wù)器電源雖然采用紅寶石標(biāo)準(zhǔn)(96.5%),但實(shí)際設(shè)計(jì)目標(biāo)已提高至97.5%,能效表現(xiàn)更加優(yōu)異。

二功率段大幅上移:傳統(tǒng)服務(wù)器電源功率一般在4千瓦以內(nèi),而AI服務(wù)器電源的主流功率已提升至5.5千瓦,未來還將進(jìn)一步擴(kuò)展至8千瓦和12千瓦,功率需求成倍增長(zhǎng)。

三輸出電壓發(fā)生重要變化:傳統(tǒng)服務(wù)器輸出電壓為12伏,而AI服務(wù)器電源主流輸出電壓已提升至48伏至54伏,更高的電壓可有效降低電流,從而減少傳輸損耗。

四為適應(yīng)新的電源架構(gòu),AI服務(wù)器電源模塊的尺寸也相應(yīng)調(diào)整:原先的服務(wù)器電源長(zhǎng)度大約為265毫米,而新一代AI服務(wù)器電源普遍增至約600毫米,AI服務(wù)器電源常見規(guī)格在500多毫米到600多毫米之間,以滿足高功率、高效率和高電壓輸出帶來的結(jié)構(gòu)與散熱要求。

磁元件技術(shù)要求變化:

隨著碳化硅、氮化鎵等寬禁帶半導(dǎo)體的應(yīng)用,AI服務(wù)器電源開關(guān)頻率顯著提升,變壓器工作頻率從以往的100 kHz以內(nèi)普遍提高到100 kHz以上,對(duì)磁元件的高頻損耗提出了更嚴(yán)苛的要求。

為降低損耗,磁性材料持續(xù)迭代。以金屬磁粉芯為例,第三代產(chǎn)品在50 kHz、100 mT條件下的損耗已降至約100 kW/m3,較早期產(chǎn)品降低一半。

繞組線徑也隨頻率增加而細(xì)化,從0.1 mm逐步轉(zhuǎn)向0.07 mm,未來將進(jìn)一步采用0.05 mm甚至更細(xì)的線材以應(yīng)對(duì)更高頻率。多股絞線設(shè)計(jì)愈加重要,因頻率升高后交流損耗占比顯著增大,成為主要損耗來源。

高頻化也帶來更復(fù)雜的EMC挑戰(zhàn)。為抑制干擾,共模電感等EMC元件需具備更強(qiáng)抗干擾能力。傳統(tǒng)鐵氧體因磁導(dǎo)率偏低、損耗較大,納米晶材料因高磁導(dǎo)率和寬頻阻抗特性逐漸受到青睞。此外,輸出端輻射抑制需求上升,需在開關(guān)管、電容等關(guān)鍵位置增加磁珠或濾波器,以滿足更嚴(yán)格的EMC標(biāo)準(zhǔn)。

博蘭得 劉建: AI服務(wù)器電源發(fā)生的變化主要有如下幾個(gè):

一是功率等級(jí)的提升,以前的傳統(tǒng)的服務(wù)器量一般最高到3.5 kW,現(xiàn)在的 AI 服務(wù)器電源功率等級(jí)5.5kW, 8kW甚至12kW。

二是對(duì)AI服務(wù)器電源功率密度的要求越來越高,以前的功率密度一般不超過50W/ In3,但現(xiàn)在廠商規(guī)劃的AI服務(wù)器電源功率密度需要增加到120W/ In3甚至到180W/ In3。

三是對(duì)AI服務(wù)器電源的動(dòng)態(tài)性能要求高,因?yàn)锳I 的 GPU 電流變化率非常大,傳統(tǒng)服務(wù)器電源的負(fù)載動(dòng)態(tài)的電流斜率為1-2A/微秒,AI服務(wù)器電源要求 3 -5 A/微秒甚至更高,而且動(dòng)態(tài)電壓范圍一般要求±4%或者更低(傳統(tǒng)服務(wù)器電源一般是±5%)。

四是對(duì)AI服務(wù)器電源效率要求越來越高,目前傳統(tǒng)服務(wù)器電源效率要求最高為96%,AI服務(wù)器電源效率最高能要求能達(dá)到97.5%~98%。

五是供電架構(gòu)的變化,未來800V HVDC架構(gòu)可能會(huì)取代目前的48V架構(gòu)。

EMC及電源行業(yè)專家 杜佐兵:目前,AI服務(wù)器電源在拓?fù)浼軜?gòu)層面已較為成熟,但電磁干擾(EMI)問題仍需系統(tǒng)研究。傳統(tǒng)服務(wù)器電源長(zhǎng)度多為185或265mm,輸出電壓12V;AI服務(wù)器電源長(zhǎng)度增至640mm以上,輸出電壓提升至48V,功率超過3.3kW,并需滿足動(dòng)態(tài)負(fù)載要求。

當(dāng)前AC-DC/DC-DC方案多采用全橋GaN LLC拓?fù)?,?duì)磁性材料要求高頻低損耗。該方案在IC層面并不復(fù)雜,難點(diǎn)在于兼顧可靠性、體積與效率。其中EMI是主要挑戰(zhàn),尤其是傳導(dǎo)發(fā)射。由于AI服務(wù)器電源模塊化程度高、結(jié)構(gòu)緊湊,近場(chǎng)耦合效應(yīng)突出,傳導(dǎo)干擾通過線纜傳播,成為當(dāng)前研發(fā)的核心難點(diǎn)。

宏豐光城 王晉:關(guān)鍵變化:

功率提升:AI服務(wù)器電源(尤其是GPU/TPU集群)功耗顯著增加,單機(jī)柜功率可達(dá)數(shù)十kW,電源需支持更高功率密度和動(dòng)態(tài)負(fù)載。

效率要求更高:PUE(電源使用效率)成為核心指標(biāo),需滿足鈦金/鉑金級(jí)(96%+)效率標(biāo)準(zhǔn)。

智能化管理:支持實(shí)時(shí)負(fù)載調(diào)整、故障預(yù)測(cè)等AI優(yōu)化功能。

技術(shù)要求變化:

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2、目前AI服務(wù)器電源主流功率段是多少?一般采用什么拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)?使用的磁性元件種類、數(shù)量分別是多少?
杭州鉑科電子 丁毅:主流拓?fù)浣Y(jié)構(gòu):CCM(電流連續(xù)模式)PFC 加 LLC 諧振變換器。隨著功率密度和效率要求提高,前端 PFC 部分正從 CCM 向 TCM(臨界導(dǎo)通模式)演進(jìn),LLC 級(jí)拓?fù)浔3植蛔儭?/p>

拓?fù)淝袚Q直接改變磁性器件選材:CCM PFC 電感歷來使用鐵鎳類金屬磁粉芯,而 TCM 工況下電流過零、磁通擺幅小,可改用成本低、損耗匹配度高的鐵氧體磁芯,因此未來鐵氧體用量將隨之增加。
磁性元器件的種類并未改變,仍包含共模電感、PFC 電感、LLC 諧振電感與變壓器,以及 DC-DC 級(jí)的輸出電感,AI 服務(wù)器電源整體架構(gòu)保持一致。功率提升通常不增加器件種類,但可能通過交錯(cuò)并聯(lián)方式增大單體數(shù)量:例如AI 服務(wù)器電源 3 kW方案采用單 PFC 電感,而 5.5 kW 方案則常用雙路交錯(cuò),兩只 PFC 電感并聯(lián)運(yùn)行。

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服務(wù)器CPU_CRPS 電源 圖/杭州鉑科電子

博蘭得 劉建: 目前AI服務(wù)器電源主流功率段為3.5 kW~12 kW,單相輸入,PFC一般采用bridgeless interleaved CRM PFC或者 CCM PFC;DCDC一般采用LLC拓?fù)?,視功率采用單個(gè)LLC或者interleaved LLC 或者three phase LLC。我們的15 kW機(jī)型為三相輸入,采用了Vienna PFC+三路并聯(lián)LLC的拓?fù)洹?/p>

以我們的AI 服務(wù)器電源15kW為例,磁性元件方面,前級(jí)PFC使用了3顆HF高飽和磁通磁芯;LLC的變壓器和諧振電感為3顆定制的鐵氧體磁芯;EMI級(jí)使用了2顆非晶磁環(huán)。

EMC及電源行業(yè)專家 杜佐兵:AI 服務(wù)器電源的功率覆蓋范圍與通用服務(wù)器基本一致:AI 服務(wù)器電源單模塊從3KW到 5.5 kW 均有部署,整機(jī)柜或基站級(jí)方案可堆疊至 264 kW 以上;預(yù)期在下一代的堆疊功率將從444KW到720KW。所謂“AI”僅體現(xiàn)在算法調(diào)度與負(fù)載瞬變更劇烈,對(duì)電源動(dòng)態(tài)響應(yīng)提出更高要求,對(duì)AI服務(wù)器電源及系統(tǒng)可靠性(電磁兼容)帶來挑戰(zhàn)。

主流拓?fù)?/p>

前端 AC-DC:無橋 PFC(Totem-Pole PFC)→ 全橋LLC 諧振隔離

負(fù)載點(diǎn):LLC 后再經(jīng)多相 buck-boost(或純多相 buck)直降到 0.8–1.8 V 大電流母線

磁性器件選型

EMI 濾波
?- 共模/差模電感:納米晶(或非晶、微晶)磁芯,溫度穩(wěn)定性好,飽和密度高?- 高頻扼流磁環(huán):鎳鋅鐵氧體,高頻阻抗大,EMC 優(yōu)勢(shì)顯著

功率變換
?- LLC 變壓器/諧振電感:HE4/5;PC95 錳鋅鐵氧體,高溫(>100 °C)損耗低?- 多相 buck 電感:HE5;PC95/PC50 材質(zhì),100–300 kHz 下平衡損耗與成本;

AI服務(wù)器電源正向低壓、大電流、小體積方向發(fā)展,功率密度提升使EMI敏感度顯著增加,對(duì)數(shù)字控制環(huán)路的抗擾度要求更高。前端供電架構(gòu)向高壓800V母線演進(jìn),為高效降至48V以下,多采用基于諧振軟開關(guān)的IRC拓?fù)?,結(jié)合多電平與磁集成技術(shù)壓縮磁件體積,磁集成已成為實(shí)現(xiàn)高功率密度AI電源的關(guān)鍵支點(diǎn)。

宏豐光城 王晉:

主流功率段:?jiǎn)坞娫茨K功率集中在3kW-15kW,整機(jī)柜電源系統(tǒng)可達(dá)30kW-100kW+。

拓?fù)浣Y(jié)構(gòu):PFC級(jí):圖騰柱無橋PFC(高頻GaN方案為主)。

DC-DC級(jí):LLC諧振變換器(高頻高效)、交錯(cuò)并聯(lián)拓?fù)洌ň餍枨螅?/p>

功率器件及數(shù)量(以10kW電源為例):SiC MOSFET:PFC級(jí)4-8顆(1200V/650V),DC-DC級(jí)2-4顆。

GaN HEMT:用于高頻輔助電源(如48V轉(zhuǎn)12V),數(shù)量4-6顆。

Si MOS:逐步被替代,僅保留部分低壓側(cè)應(yīng)用。

磁性器件:高頻、高功率電感增勢(shì)很快,一片電源用8~16顆。

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組合式電感 圖/宏豐光城

二、AI服務(wù)器電源對(duì)磁元件的要求

1、AI 服務(wù)器電源對(duì)磁元件的核心需求是什么?

杭州鉑科電子 丁毅:一是把損耗壓到最低,以支撐整機(jī) 97% 以上的高效率;二是在同等功率下把體積做到最小,把功率密度繼續(xù)往上抬。

以臺(tái)達(dá) 5.5 kW 模塊為例,當(dāng)前功率密度約 56 W/in3,后續(xù) 8 kW、12 kW 產(chǎn)品必須沖到 100 W/in3 左右。單純追求100 W/in3 的密度已有廠商實(shí)現(xiàn),但同時(shí)滿足高效率、低損耗、良好 EMC 與熱性能,才是磁性器件真正的挑戰(zhàn)。

EMC 的關(guān)鍵指標(biāo)就是滿足 CISPR 32/EN 55032 Class A 限值,但“過線”只是底線。真正的難點(diǎn)在于:效率、功率密度、EMC 和安規(guī)四項(xiàng)必須同時(shí)達(dá)標(biāo)。

效率想高,就要降開關(guān)頻率、增大體積、選昂貴器件;功率密度想高,又必須把頻率拉高、縮小體積,兩者直接沖突。頻率一高,EMC 的傳導(dǎo)和輻射余量迅速被壓縮,濾波器件不得不加,體積和損耗又反向增加。

材料、拓?fù)?、布局相互牽制:磁芯材料要同時(shí)實(shí)現(xiàn)高頻低損和高飽和磁通密度;PCB 上干擾源與敏感電路被迫擠在同一空間,走線、屏蔽、接地稍有失當(dāng),Class A 也會(huì)余量不足。

AI 服務(wù)器電源唯一相對(duì)寬松的是成本,但“效率+密度+EMC+安規(guī)”四維同步做到極致,仍是磁性器件和系統(tǒng)工程師必須攻克的矛盾平衡點(diǎn)。

博蘭得 劉建:磁性元件的核心指標(biāo)是損耗必須極低,涵蓋磁芯損耗、繞組銅損及全電路開關(guān)損耗,以滿足未來更高開關(guān)頻率的運(yùn)行需求。

AI 服務(wù)器電源散熱方式從風(fēng)冷轉(zhuǎn)向液冷乃至浸沒冷卻,對(duì)磁件散熱設(shè)計(jì)提出新要求。AI 服務(wù)器電源功率密度提升需借助磁集成技術(shù)優(yōu)化磁芯體積與數(shù)量。AI 服務(wù)器電源效率目標(biāo)向98%以上邁進(jìn),需探索單級(jí)AC-DC等新拓?fù)洌@對(duì)磁性元件的高頻低損耗性能提出了更高挑戰(zhàn)。

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水冷型服務(wù)器電源 圖/博蘭得

EMC及電源行業(yè)專家 杜佐兵:磁性材料的選擇呈“前級(jí)非晶/納米晶+后級(jí)鐵氧體”格局。前端高壓大電流用納米晶或扁平銅帶鐵氧體,μr<10 k即可;后端低壓大電流靠十余層疊片鐵氧體,供應(yīng)商已筑配方工藝壁壘。

就當(dāng)前AI 服務(wù)器電源成本與性價(jià)比而言,磁性器件本身無需因 GaN 而做顛覆性改動(dòng)。主流鐵氧體(如 PC95/PC50 系列)仍工作在100 kHz 上下,不超過 150 kHz,頻率跨度未顯著超出傳統(tǒng)范疇,因此磁材迭代節(jié)奏相對(duì)溫和。

目前AI服務(wù)器電源的主流開關(guān)頻率集中在 100 kHz 附近,大多數(shù)方案仍把 90–120 kHz 作為設(shè)計(jì)基準(zhǔn);向上試探到 200–300 kHz 僅處于“趨勢(shì)”階段,并未規(guī)?;涞?。

繼續(xù)往 500 kHz 乃至 1 MHz 提升時(shí),磁性材料與功率器件的溫升會(huì)迅速觸及極限——鐵氧體陡增、繞組交流損耗倍增,熱管理難度呈指數(shù)級(jí)上升,因此被業(yè)內(nèi)視為“極限頻率”。

只有在“空載”“輕載”或特殊低功率演示環(huán)境(俗稱“欠債工況”)下,才會(huì)短時(shí)跑到 1 MHz 以展示小體積優(yōu)勢(shì);一旦進(jìn)入滿載、器件功耗疊加的真實(shí)場(chǎng)景,熱預(yù)算立即吃緊,故主流廠商仍把 200 kHz 視為可量產(chǎn)的上限。

頻率抬高后,磁性元件不僅要面對(duì)鐵氧體與銅損的雙重壓力,還需保證直流疊加下電感量不驟降、插入 EMI 濾波器的衰減特性不惡化。

更棘手的是,高頻近場(chǎng)耦合路徑呈多極化,系統(tǒng)級(jí)干擾往往與磁芯本身無關(guān),而是布局、繞組結(jié)構(gòu)與回流路徑耦合共振所致,這已成為 200 kHz 以上方案必須同步解決的系統(tǒng)級(jí)難題。

宏豐光城 王晉:

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三、AI服務(wù)器電源對(duì)磁性材料、線材的要求

1、您希望上游材料企業(yè)哪些方面提供配合,以支持下一步研發(fā)計(jì)劃?

宏豐光城 王晉:材料創(chuàng)新: 提供高頻低損磁粉(如定制化Fe-SiCr顆粒)。開發(fā)高導(dǎo)熱絕緣材料(導(dǎo)熱系數(shù)>5W/mK)。

工藝支持:薄帶材精密軋制(厚度<10μm)。3D打印磁性元件快速原型服務(wù)。

數(shù)據(jù)共享:材料高溫/高頻特性數(shù)據(jù)庫(kù)開放。聯(lián)合仿真平臺(tái)(如ANSYS Maxwell模型協(xié)作)。

2、AI服務(wù)器電源企業(yè)正追求高功率密度、高效率以及液冷散熱的普及。這直接傳導(dǎo)至對(duì)磁性元件的需求:高頻、低損耗、耐高溫、高導(dǎo)熱、抗腐蝕。作為產(chǎn)業(yè)鏈的上游基石,首先想請(qǐng)問,您如何看待整機(jī)廠和磁元件廠提出的這些需求?貴司的主力材料是什么?

國(guó)石 商燕彬:當(dāng)前,AI 服務(wù)器電源整機(jī)廠和磁元件廠對(duì)“高頻低損耗”材料的訴求已成為行業(yè)共識(shí)。終端客戶將這一指標(biāo)視為基本門檻,供應(yīng)商別無選擇,只能跟進(jìn);技術(shù)若不能同步升級(jí),將被市場(chǎng)直接淘汰。

面向500 kHz~2 MHz乃至更高頻段,國(guó)石目前已形成三代主力材料平臺(tái)并進(jìn)入量產(chǎn)或試制階段:

(1)500 kHz頻段

對(duì)標(biāo)TDK PC50系列,國(guó)石對(duì)應(yīng)牌號(hào)為GP50。100 ℃、500kHz、50 mT條件下,功率損耗≤80 kW/m3,已穩(wěn)定批量供貨。

(2)500 kHz~1 MHz頻段

100 ℃、500kHz、50 mT:損耗仍保持≤80 kW/m3; 1 MHz、30 mT、100 ℃:損耗≤50 kW/m3,同樣處于量產(chǎn)狀態(tài)。

(3)1 MHz~2 MHz頻段

100 ℃、2MHz、30 mT:企業(yè)內(nèi)控指標(biāo)≤220 kW/m3,實(shí)測(cè)典型值約180 kW/m3,較行業(yè)通用限值低約10%,已進(jìn)入小批量交付。

(4)2 MHz~3 MHz頻段

新一代材料正在小批量試制,目標(biāo)損耗水平繼續(xù)下探,預(yù)計(jì)2025年Q4完成可靠性驗(yàn)證并導(dǎo)入量產(chǎn)。

綜上,國(guó)石在500 kHz~2 MHz區(qū)間已具備可量產(chǎn)、損耗優(yōu)于行業(yè)均值10%左右的完整材料解決方案,3 MHz平臺(tái)正加速推進(jìn)。

大潤(rùn) 程平:大潤(rùn)推出了高溫膜包線及膜包壓方線。該系列產(chǎn)品專為高頻、高溫環(huán)境設(shè)計(jì),其工作頻率可穩(wěn)定覆蓋1-3 MHz范圍,在此高頻下的損耗較傳統(tǒng)線材顯著降低20%-30%。

這一性能突破源于材料與工藝的協(xié)同創(chuàng)新,我們采用PI等特種工程塑料薄膜作為絕緣層,賦予了線材極佳的耐高溫性、高絕緣強(qiáng)度及優(yōu)異的導(dǎo)熱性能。

同時(shí),通過對(duì)導(dǎo)體進(jìn)行精密的壓方成型工藝,極大優(yōu)化了趨膚效應(yīng),提升了槽滿率,從而在降低交流電阻的同時(shí)確保了高效散熱,滿足了AI服務(wù)器電源對(duì)磁性元件低損耗、高可靠性的嚴(yán)苛要求。

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膜包壓方線 圖/大潤(rùn)科技

3、高頻低損耗與高飽和磁通密度(Bs)往往是一對(duì)矛盾。在AI服務(wù)器電源這種既要求高頻又可能面臨大電流沖擊的應(yīng)用中,貴公司是如何通過配方、摻雜或新工藝來優(yōu)化這一矛盾,提升材料的綜合性能指標(biāo)的?

國(guó)石 商燕彬:高頻低損耗與高飽和磁通密度天然對(duì)立:晶粒細(xì)化可降低渦流與剩余損耗,但同時(shí)致密度下降,飽和磁通密度隨之降低。

為此,國(guó)石在低溫?zé)Y(jié)條件下仍追求高密度,并通過低鋅配方(氧化鋅摩爾分?jǐn)?shù)由約10%降至5%左右)提高居里溫度,從而提升飽和磁通密度,再以精細(xì)晶粒控制兼顧高頻損耗,實(shí)現(xiàn)兩者均衡。

這里的低鋅配方即將氧化鋅含量由常規(guī)95、96、97材的約10摩爾百分比降至5摩爾百分比左右;該含量可用摩爾百分比或重量百分比表示,二者可換算。

工藝上仍采用鐘罩爐燒結(jié),在較低溫度下實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的高密度工藝(高溫致密化),并嚴(yán)格控制晶粒尺寸與微觀結(jié)構(gòu)。

高頻材料平均晶粒已控制在5 μm左右,常規(guī)95、96、97材為15–20 μm;公司正將常規(guī)材料晶粒降至約10 μm,使其在300–400 kHz頻段仍可用,以擴(kuò)展高頻應(yīng)用范圍。

降低晶粒尺寸的關(guān)鍵在于同時(shí)壓低燒結(jié)峰值溫度并精確調(diào)控爐內(nèi)氣氛:一是將最高燒結(jié)溫度設(shè)定為比常規(guī)溫度更低的水平,抑制晶粒長(zhǎng)大;二是通過控制氧分壓等氣氛參數(shù),調(diào)節(jié)氧化錳、氧化鐵在不同溫區(qū)的晶粒生長(zhǎng)速率,實(shí)現(xiàn)晶粒細(xì)化。

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組合型集成磁芯 圖/國(guó)石磁業(yè)

當(dāng)前用于AI服務(wù)器電源的96、96A、97材以“寬溫-低損耗”為核心指標(biāo):

損耗曲線在140-160℃仍保持平坦,97材160℃總功耗<450kW/m3(100kHz、200mT);

100℃飽和磁通密度B?提升至約430mT,較常規(guī)410mT提高20mT;

通過提高燒結(jié)密度與晶粒細(xì)化協(xié)同實(shí)現(xiàn),滿足高溫、大功率環(huán)境下的效率與體積要求。

四、AI 服務(wù)器電源產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)布局情況及規(guī)劃

1、貴司在2024年及2025年在AI服務(wù)器電源的業(yè)務(wù)情況如何?行業(yè)整體情況如何?
杭州鉑科電子 丁毅:2024年杭州鉑科電子整體銷售額接近6億元,其中“傳統(tǒng)服務(wù)器電源”與“儲(chǔ)能”各占一半,各約 2.5–3 億元;AI 服務(wù)器電源僅占服務(wù)器板塊的不到10 %。從2024年起加大對(duì)AI服務(wù)器電源的各方面資源投入,2025年研發(fā)資源一半以上向 AI 電源傾斜,預(yù)計(jì)當(dāng)年 AI 服務(wù)器電源營(yíng)收同比翻數(shù)倍,但絕對(duì)金額仍顯著低于傳統(tǒng)服務(wù)器板塊。
就全行業(yè)來看,目前AI 服務(wù)器電源穩(wěn)定放量的仍只有臺(tái)達(dá),麥格米特雖有出貨但規(guī)模不大,長(zhǎng)城、歐陸通等剛起步,除臺(tái)達(dá)外各家差距尚未拉開,整體仍處同一起跑線。
2、貴司下一步在AI賽道的關(guān)鍵投資或研發(fā)計(jì)劃?

杭州鉑科電子 丁毅:杭州鉑科電子過去兩年把重心放在儲(chǔ)能,如今該業(yè)務(wù)已步入穩(wěn)定爬坡階段;從今年起,公司明確將AI服務(wù)器電源列為下一戰(zhàn)略重點(diǎn),超過一半的研發(fā)資源向AI 服務(wù)器電源傾斜。

AI 服務(wù)器電源研發(fā)方向集中在四條主線:一是繼續(xù)迭代5.5 kW、8 kW至12 kW的風(fēng)冷平臺(tái),提升AI 服務(wù)器電源功率密度與效率;二是開發(fā)更多的水冷/液冷AI服務(wù)器電源平臺(tái),滿足機(jī)柜級(jí)高密度散熱需求;三是搭建800 V DC輸入新平臺(tái),適配未來數(shù)據(jù)中心高壓直流架構(gòu)。四是整合算力+儲(chǔ)能兩大產(chǎn)品平臺(tái),為整個(gè)AI 服務(wù)器電源供電系統(tǒng)賦能;

所有AI 服務(wù)器電源新項(xiàng)目均圍繞高頻、低損耗磁元件與EMC協(xié)同設(shè)計(jì)展開,以保證高效、高密、Class A同時(shí)達(dá)標(biāo)。

博蘭得 劉建:公司下一步在AI服務(wù)器電源賽道的關(guān)鍵研發(fā)聚焦48 V→12 V板載DC-DC降壓模塊,該模塊被視為AI服務(wù)器電源的核心,功率密度目標(biāo)數(shù)百至上千W/In3,采用氮化鎵方案,工作頻率提升至800 kHz–1 MHz或更高。

宏豐光城 王晉:關(guān)鍵技術(shù)投入:

液冷方案:開發(fā)液冷磁性元件密封工藝(如陶瓷基板焊接)。

數(shù)字化電源:智能磁性元件(集成溫度/電流傳感)。

研發(fā)方向:2025年推出MHz級(jí)平面變壓器(效率>98%)。與芯片廠合作開發(fā)“磁-芯”共封裝方案。

國(guó)石 商燕彬:國(guó)石在AI服務(wù)器電源賽道下一步的研發(fā)投入鎖定兩條主線:

一是繼續(xù)往下一代高頻材料迭代,500 kHz-1 MHz平臺(tái)已批量供貨,1-2 MHz方案小批量驗(yàn)證中,3 MHz等級(jí)剛進(jìn)入小批量試制,全部面向GaN MOS普及帶來的更高開關(guān)頻率需求;

二是把“寬溫+高Bs+低損耗”做成綜合平臺(tái),在保持97材160 ℃寬溫能力的同時(shí),把100 ℃飽和磁通密度再抬升一個(gè)臺(tái)階。

實(shí)現(xiàn)路徑以微觀結(jié)構(gòu)調(diào)控為核心:高頻材料晶粒繼續(xù)釘扎在5 μm,寬溫材料由15-20 μm壓縮到≤10 μm,靠低溫快燒+高氧梯度燒結(jié)提高致密化,用細(xì)化晶粒尺寸來降低渦流損耗,同步提高產(chǎn)品密度來提升Bs;配方端同步微調(diào),保證晶界耐溫與電阻率不下降。

兩條線均靠工藝迭代而非全新體系,先高頻后寬溫,分階段投入。

大潤(rùn) 程平:展望AI服務(wù)器電源賽道,我司下一步將聚焦三大方向進(jìn)行戰(zhàn)略性研發(fā)投入:

首先,在材料加工工藝上持續(xù)突破,重點(diǎn)研究超低損耗導(dǎo)體與下一代高導(dǎo)熱絕緣材料融合加工,將產(chǎn)品工作頻率上限與導(dǎo)熱效率提升至新的行業(yè)標(biāo)桿。

其次,加大對(duì)精密絕緣超導(dǎo)微細(xì)線制造工藝的投入,以納米級(jí)工藝控制保障產(chǎn)品一致性與可靠性,滿足AI 服務(wù)器電源客戶大規(guī)模部署需求。

最后,我們將強(qiáng)化與AI 服務(wù)器電源頭部客戶及科研機(jī)構(gòu)的協(xié)同創(chuàng)新,共建AI 服務(wù)器電源行業(yè)前沿聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室,從源頭參與下一代AI 服務(wù)器電源架構(gòu)的研發(fā),確保技術(shù)路線始終引領(lǐng)市場(chǎng)趨勢(shì),為AI算力基礎(chǔ)設(shè)施提供核心材料支撐。

結(jié)語

通過以上的討論可以看出,AI服務(wù)器電源帶來的高功率、高效率需求,實(shí)實(shí)在在地推動(dòng)了電源技術(shù)的更新?lián)Q代。這對(duì)中間的磁性元器件和上游的磁性材料提出了更明確的要求:需要在更高的頻率下實(shí)現(xiàn)更低的損耗,并更好地解決散熱問題。

目前,AI服務(wù)器電源整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈都看到了這個(gè)趨勢(shì),雖然大家起步相差不大,但都明白,只有整機(jī)廠、器件廠和材料廠之間更緊密地配合,共同解決AI 服務(wù)器電源高頻與低損耗等技術(shù)難題,才能跟上AI服務(wù)器電源發(fā)展的步伐。這個(gè)過程,對(duì)整個(gè)AI 服務(wù)器電源行業(yè)來說,既是必須應(yīng)對(duì)的挑戰(zhàn),也是一個(gè)持續(xù)發(fā)展和提升的機(jī)會(huì)。

本文為嗶哥嗶特資訊原創(chuàng)文章,未經(jīng)允許和授權(quán),不得轉(zhuǎn)載

審核編輯 黃宇

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