数据中心及 AI 数据中心解决方案

为数据中心和计算系统打造的节能、高效的电源，安全和存储方案

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关于

面向全AI数据中心的电源解决方案——从电网到核心

为了满足不断加速的人工智能计算需求，下一代处理器每个 GPU 将需要 2-4 千瓦，到 2030 年，机架功率将达到 1 兆瓦以上。GPU 集群密度的不断提高要求新的电源架构设计在确保高可靠性的同时提高效率、散热性能和功率密度。

如今的人工智能机架使用单相 PSU 来创建 50 V 总线，分配给计算托盘，最多可支持 250 千瓦的机架功率。IBC 和高密度 DC-DC转换可为低于 1V 的GPU 核心供电，当电流上升到数千安培时，优化转换效率至关重要。GPU 接口下方的垂直供电设计，对于满足集成密度与性能需求正变得至关重要。

500 千瓦以上的下一代机架将采用高压直流侧挂设计，使用三相 PSU，向计算机/IT 机架分配 ±400 V 或 800 V 电压。高压 IBC 为下游转换器产生 50 V 或 12 V 电压。当系统超过 1 兆瓦时，设备将通过固态变压器转向 800 V 高压直流配电。

所有架构都需要强大的后备电源、储能、热插拔保护、电子保险丝解决方案和固态断路器。

英飞凌通过 Si、SiC、GaN 交换机以及栅极驱动器、功率级、传感器、控制器和 MCU 等集成电路，为从网格到核心的人工智能数据中心提供支持。

下载选择指南
下载白皮书

单相& 三相服务器电源装置 (PSU)

英飞凌基于硅、氮化镓和碳化硅的解决方案可实现混合 PSU 解决方案，在单相和三相拓扑结构中的每个 PSU 阶段都能提供高效率、功率密度和系统成本优势。通常对于 PFC 级，SiC 和 Si 器件最适合单相 PSU，而 SiC 和 GaN 最适合三相 PSU。对于 DC-DC LLC 级，通常 SiC 或 GaN 最适合。

我们的电源开关产品组合，搭配栅极驱动器、数字隔离器、辅助电源及微控制器（MCU），可在多种拓扑结构下支持最高12千瓦的单相电源供应单元，以及功率超过20千瓦以上的三相电源供应单元。我们的设备可支持下一代人工智能服务器机架日益增长的电力需求，使其从每个机架 100 千瓦过渡到 ~1 兆瓦以上。它们实现了约98%的出色基准效率，同时满足严格的保持时间要求。英飞凌可为所有技术提供独特的解决方案和专业技术，并提供全面的封装选择，以简化机械设计，实现顶部冷却，从而管理 PSU 热量并达到>100W/in3 功率密度。

有多种参考设计可用于缩短 PSU 开发时间和上市时间。

系统应用板路线图
进一步了解服务器电源装置

服务器备用电池单元 (BBU)

由于现代数据中心任务的漫长和复杂，保障不间断运行是一项至关重要的任务。

在发生停电或电网故障时，BBU 对于提供可靠的电源至关重要，可确保 AI 工作负载的持续运行。英飞凌的电池备用单元解决方案利用先进的转换器架构来最小化尺寸并最大限度地提高输出功率能力和效率。它们基于部分电源概念，可根据电池配置进行定制，实现高效、可靠和可扩展的电源转换，并确保这些关键设施不间断运行。部分功率概念实现了4倍更高的功率密度，并将功率扩展至12kW+及以上，这是当今最先进的解决方案无法实现的。

参考设计路线图
进一步了解备用电池装置

50V (MVDC)& +/-400V 或 800V (HVDC) 中间总线转换器

中间总线转换器（IBC）可将高压服务器 PSU 输出转换为人工智能加速器可控的较低电压。加速器卡的空间有限，而对功率的要求却很高，这就需要超高的功率密度、效率和峰值功率能力。宽负载动态特性（峰值功率接近平均功率的两倍）推动了IBC设计的快速革新。

我们的产品组合支持各种 IBC 拓扑和转换比率（包括稳压和非稳压 DC-DC 转换器），并已成功集成到领先 AI 卡平台上的 48 V IBC 解决方案中。我们还提供高压 IBC 参考设计，利用高压和中压 CoolGaN ™开关、EiceDRIVER ™栅极驱动器 IC 和PSOC™ ™™微控制器。IBC 的更高转换率与OptiMOS™高密度双相电源模块相结合，是实现高密度垂直电力输送 (VPD) 和降低 AI 数据中心内 TCO 的关键因素。

进一步了解中间总线转换器 (IBC)

低压 DC-DC 处理器电源

将来自 IBC 的电流转换为核心使用的极低电压需要专用的组件和系统。传统数据中心以及 GenAI 应用程序所需的功能都是必要的。英飞凌为 CPU、FPGA、机架顶部交换机、AI 加速器卡和智能网络接口卡（Smart NIC）提供解决方案。我们独特的产品包括电源和控制解决方案，例如双相和四相电源模块、数字电源控制器、集成功率级以及模拟和数字集成负载点 (PoL)。为了满足最新一代 AI 服务器的严格要求，这些解决方案确保了一流的效率、功率密度和散热性能。

除此之外，由于 AI GPU（图形处理器单元）平台的电力需求和能源成本不断上升，英飞凌推出了第三代 DC-DC 电源模块：TDM2454xx OptiMOS™ 四相电源模块 280 A，实现真正的垂直电力输送 (VPD) 并在紧凑的 10x9x5 毫米封装中提供一流的 2.0A/mm2 功率密度。

电压调节模块路线图

电源路径保护

英飞凌的数字热插拔控制器提供广泛的保护和监控功能，包括数字 SOA 控制，这对于防止高可用性系统中的浪涌电流和故障情况至关重要。这些设备针对 AI 服务器进行了优化，允许在不关闭系统的情况下安全地插入和移除服务器刀片，从而最大限度地减少停机时间并保持 AI 工作负载的持续运行。高精度 AFE（例如电流和电压 ADC 以及用于遥测的 PMBus）能够准确监控和报告典型服务器机架系统中的电力和能源使用情况。这使得 OEM/操作员可以单独远程监控每个机架，以实现更高效的系统运行，从而节省能源并最大限度地减少系统停机时间。英飞凌的 XDP™ 数字控制器与具有低 RDS(on) 和强大 SOA 能力的OptiMOS™ LinearFET 相结合，可提供可扩展且强大的保护。

我们的产品组合很快将扩展到包括电子保险丝 (eFuse)，它将英飞凌 MOSFET 以及电流和温度传感器集成到一个封装中，以减少设计时间和 BOM 成本。这将使设计更简单、占用空间更小。

了解有关电源路径保护的更多信息
保护和监控IC

面向全AI数据中心的电源解决方案——从电网到核心

为了满足不断加速的人工智能计算需求，下一代处理器每个 GPU 将需要 2-4 千瓦，到 2030 年，机架功率将达到 1 兆瓦以上。GPU 集群密度的不断提高要求新的电源架构设计在确保高可靠性的同时提高效率、散热性能和功率密度。

如今的人工智能机架使用单相 PSU 来创建 50 V 总线，分配给计算托盘，最多可支持 250 千瓦的机架功率。IBC 和高密度 DC-DC转换可为低于 1V 的GPU 核心供电，当电流上升到数千安培时，优化转换效率至关重要。GPU 接口下方的垂直供电设计，对于满足集成密度与性能需求正变得至关重要。

500 千瓦以上的下一代机架将采用高压直流侧挂设计，使用三相 PSU，向计算机/IT 机架分配 ±400 V 或 800 V 电压。高压 IBC 为下游转换器产生 50 V 或 12 V 电压。当系统超过 1 兆瓦时，设备将通过固态变压器转向 800 V 高压直流配电。

所有架构都需要强大的后备电源、储能、热插拔保护、电子保险丝解决方案和固态断路器。

英飞凌通过 Si、SiC、GaN 交换机以及栅极驱动器、功率级、传感器、控制器和 MCU 等集成电路，为从网格到核心的人工智能数据中心提供支持。

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单相& 三相服务器电源装置 (PSU)

英飞凌基于硅、氮化镓和碳化硅的解决方案可实现混合 PSU 解决方案，在单相和三相拓扑结构中的每个 PSU 阶段都能提供高效率、功率密度和系统成本优势。通常对于 PFC 级，SiC 和 Si 器件最适合单相 PSU，而 SiC 和 GaN 最适合三相 PSU。对于 DC-DC LLC 级，通常 SiC 或 GaN 最适合。

我们的电源开关产品组合，搭配栅极驱动器、数字隔离器、辅助电源及微控制器（MCU），可在多种拓扑结构下支持最高12千瓦的单相电源供应单元，以及功率超过20千瓦以上的三相电源供应单元。我们的设备可支持下一代人工智能服务器机架日益增长的电力需求，使其从每个机架 100 千瓦过渡到 ~1 兆瓦以上。它们实现了约98%的出色基准效率，同时满足严格的保持时间要求。英飞凌可为所有技术提供独特的解决方案和专业技术，并提供全面的封装选择，以简化机械设计，实现顶部冷却，从而管理 PSU 热量并达到>100W/in3 功率密度。

有多种参考设计可用于缩短 PSU 开发时间和上市时间。

系统应用板路线图
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服务器备用电池单元 (BBU)

由于现代数据中心任务的漫长和复杂，保障不间断运行是一项至关重要的任务。

在发生停电或电网故障时，BBU 对于提供可靠的电源至关重要，可确保 AI 工作负载的持续运行。英飞凌的电池备用单元解决方案利用先进的转换器架构来最小化尺寸并最大限度地提高输出功率能力和效率。它们基于部分电源概念，可根据电池配置进行定制，实现高效、可靠和可扩展的电源转换，并确保这些关键设施不间断运行。部分功率概念实现了4倍更高的功率密度，并将功率扩展至12kW+及以上，这是当今最先进的解决方案无法实现的。

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50V (MVDC)& +/-400V 或 800V (HVDC) 中间总线转换器

中间总线转换器（IBC）可将高压服务器 PSU 输出转换为人工智能加速器可控的较低电压。加速器卡的空间有限，而对功率的要求却很高，这就需要超高的功率密度、效率和峰值功率能力。宽负载动态特性（峰值功率接近平均功率的两倍）推动了IBC设计的快速革新。

我们的产品组合支持各种 IBC 拓扑和转换比率（包括稳压和非稳压 DC-DC 转换器），并已成功集成到领先 AI 卡平台上的 48 V IBC 解决方案中。我们还提供高压 IBC 参考设计，利用高压和中压 CoolGaN ™开关、EiceDRIVER ™栅极驱动器 IC 和PSOC™ ™™微控制器。IBC 的更高转换率与OptiMOS™高密度双相电源模块相结合，是实现高密度垂直电力输送 (VPD) 和降低 AI 数据中心内 TCO 的关键因素。

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低压 DC-DC 处理器电源

将来自 IBC 的电流转换为核心使用的极低电压需要专用的组件和系统。传统数据中心以及 GenAI 应用程序所需的功能都是必要的。英飞凌为 CPU、FPGA、机架顶部交换机、AI 加速器卡和智能网络接口卡（Smart NIC）提供解决方案。我们独特的产品包括电源和控制解决方案，例如双相和四相电源模块、数字电源控制器、集成功率级以及模拟和数字集成负载点 (PoL)。为了满足最新一代 AI 服务器的严格要求，这些解决方案确保了一流的效率、功率密度和散热性能。

除此之外，由于 AI GPU（图形处理器单元）平台的电力需求和能源成本不断上升，英飞凌推出了第三代 DC-DC 电源模块：TDM2454xx OptiMOS™ 四相电源模块 280 A，实现真正的垂直电力输送 (VPD) 并在紧凑的 10x9x5 毫米封装中提供一流的 2.0A/mm2 功率密度。

电压调节模块路线图

电源路径保护

英飞凌的数字热插拔控制器提供广泛的保护和监控功能，包括数字 SOA 控制，这对于防止高可用性系统中的浪涌电流和故障情况至关重要。这些设备针对 AI 服务器进行了优化，允许在不关闭系统的情况下安全地插入和移除服务器刀片，从而最大限度地减少停机时间并保持 AI 工作负载的持续运行。高精度 AFE（例如电流和电压 ADC 以及用于遥测的 PMBus）能够准确监控和报告典型服务器机架系统中的电力和能源使用情况。这使得 OEM/操作员可以单独远程监控每个机架，以实现更高效的系统运行，从而节省能源并最大限度地减少系统停机时间。英飞凌的 XDP™ 数字控制器与具有低 RDS(on) 和强大 SOA 能力的OptiMOS™ LinearFET 相结合，可提供可扩展且强大的保护。

我们的产品组合很快将扩展到包括电子保险丝 (eFuse)，它将英飞凌 MOSFET 以及电流和温度传感器集成到一个封装中，以减少设计时间和 BOM 成本。这将使设计更简单、占用空间更小。

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