當(dāng)全球新能源汽車產(chǎn)業(yè)為更快充電、更長續(xù)航激烈競逐，當(dāng)AI數(shù)據(jù)中心因算力成本反復(fù)測算，圍繞“功率密度”的技術(shù)革命正成為突破瓶頸的關(guān)鍵。近日在I.S.E.S.中國峰會上，安森美（onsemi）企業(yè)戰(zhàn)略高級副總裁Dinesh Ramanathan從技術(shù)原理、材料革新到場景落地，系統(tǒng)闡述了如何用更高效的功率轉(zhuǎn)換技術(shù)，破局新能源與數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展難題與產(chǎn)業(yè)升級機(jī)遇。

從基礎(chǔ)原理切入，揭秘功率轉(zhuǎn)換的“效率密碼”

演講開篇，Dinesh表示無論是我們?nèi)粘Ｊ褂玫碾娨?、筆記本電腦，還是支撐AI算力的數(shù)據(jù)中心服務(wù)器，或是行駛在路上的電動汽車，本質(zhì)上都依賴直流供電，而從電網(wǎng)獲取的是交流電，高效的AC-DC轉(zhuǎn)換因此成為了現(xiàn)代電子技術(shù)的核心，開關(guān)電源則是實(shí)現(xiàn)這一轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵。

開關(guān)電源的效率差異，根源在于“開關(guān)”的性能表現(xiàn)，其能量損失主要來自開關(guān)損耗（CV2f）和導(dǎo)通損耗（I2R），所以在電阻固定的情況下，要降低開關(guān)損耗，關(guān)鍵是減小電容，而電容的大小，又直接與功率器件的芯片尺寸掛鉤。

因此，Dinesh Ramanathan表示功率轉(zhuǎn)換效率持續(xù)提升的核心升級方向即材料革新——傳統(tǒng)硅（Si）開關(guān)的芯片尺寸較大，導(dǎo)致電容值偏高，難以進(jìn)一步降低損耗。而碳化硅（SiC）等材料開關(guān)的芯片尺寸更小，電容值顯著降低，成為當(dāng)前降低開關(guān)損耗的最優(yōu)解之一。

技術(shù)價值最終都要體現(xiàn)在應(yīng)用場景中，Dinesh Ramanathan重點(diǎn)介紹了電動汽車與AI數(shù)據(jù)中心這兩個功率密度的“高需求戰(zhàn)場”。

在電動汽車應(yīng)用中，車載充電機(jī)、DC-DC轉(zhuǎn)換器和主驅(qū)逆變器等關(guān)鍵部件都離不開高效的功率轉(zhuǎn)換，安森美能夠幫助汽車制造商打造更小、更輕、成本更低的電源系統(tǒng)，同時配合控制器、驅(qū)動器與器件的協(xié)同升級，將實(shí)現(xiàn)更長的續(xù)航、更強(qiáng)的性能與更低的整車成本，助力客戶打造更具競爭力的產(chǎn)品；

隨著AI技術(shù)從傳統(tǒng)的CPU計算向CPU與GPU結(jié)合的混合計算演進(jìn)，AI數(shù)據(jù)中心的功耗正在經(jīng)歷爆炸式增長，機(jī)架功率從過去的幾千瓦飆升至現(xiàn)在的60千瓦、未來的200-300千瓦，總線電壓也從12V升級到48V乃至未來的400V甚至800V，倒逼數(shù)據(jù)中心功率系統(tǒng)必須向更高密度、更高效率升級——這正是安森美功率技術(shù)的核心發(fā)力點(diǎn)。

功率密度提升的三大支柱技術(shù)驅(qū)動能源革命

面對電動汽車與AI數(shù)據(jù)中心以及其他重點(diǎn)市場領(lǐng)域的需求，功率密度的提升不是孤立的技術(shù)突破，而是功率電子技術(shù)、散熱設(shè)計、機(jī)械設(shè)計三大支柱協(xié)同作用的結(jié)果。Dinesh Ramanathan表示安森美正在從過去提供分立的半導(dǎo)體元器件（如FET、IGBT等），全面轉(zhuǎn)向提供包含SiC等先進(jìn)半導(dǎo)體器件、集成軟件的驅(qū)動器和控制器，乃至完整的熱設(shè)計和機(jī)械設(shè)計的系統(tǒng)級方案商，通過硬件與軟件的深度融合，讓客戶無需再“拼湊”不同廠商的產(chǎn)品，直接獲得適配場景的完整方案。

功率電子技術(shù)：這是安森美的核心優(yōu)勢，能提供的方案不僅涵蓋了從傳統(tǒng)的硅到前沿的碳化硅等多種材料，還包括了IGBT、MOSFET等各類分立器件。更關(guān)鍵的是，安森美正將軟件深度集成到驅(qū)動器和控制器中，提供智能化的功率控制方案。

散熱設(shè)計：功率密度越高，散熱挑戰(zhàn)越大，安森美的解決方案充分考慮了熱管理，綜合運(yùn)用銅、鋁等高導(dǎo)熱材料，以及銀燒結(jié)等先進(jìn)貼裝技術(shù)。因此，安森美的解決方案能夠覆蓋從傳統(tǒng)的被動式散熱片到適用于AI數(shù)據(jù)中心等極端場景的主動式液冷系統(tǒng)，確保系統(tǒng)在極限功率下依然能穩(wěn)定運(yùn)行。

機(jī)械設(shè)計：優(yōu)化的機(jī)械結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)高功率密度的物理基礎(chǔ)，安森美專注于先進(jìn)的模塊化設(shè)計，采用氮化鋁、陶瓷等高性能基板材料，并借助銀燒結(jié)等工藝，打造出具有超低導(dǎo)通電阻和極低雜散電感的功率模塊，這不僅減少了能量損耗，也為系統(tǒng)的小型化和輕量化提供了可能。

最后，Dinesh Ramanathan給出了“功率密度將每兩年翻一倍”的預(yù)測，這一與摩爾定律相似的增長曲線，預(yù)示著功率技術(shù)將進(jìn)入高速迭代期，無論是電動汽車的續(xù)航焦慮，還是AI數(shù)據(jù)中心的能源成本壓力，都將通過功率密度的提升得到緩解。在此過程中，安森美將通過材料革新、架構(gòu)優(yōu)化與系統(tǒng)集成，持續(xù)推動功率電子技術(shù)進(jìn)步，助力更高能源效率驅(qū)動、更智能、更可持續(xù)的未來。