人工智慧(AI)資料中心的功率需求快速攀升,也推動了伺服器電源架構的變革。宜普電源(Efficient Power Conversion,EPC)執行長暨共同創辦人Alex Lidow接受《Silicon Press》專訪時表示,未來AI伺服器中的功率半導體分工將愈來愈明確:資料中心外部負責將三相交流電轉換為800V直流電的外接電源櫃(sidecar)適合採用碳化矽(SiC),但800V電力一旦進入伺服器機櫃(server rack),一路降至GPU所需的低電壓、高電流供電,則會成為GaN的主戰場。

這背後最大的壓力來自GPU電流需求。Lidow指出,未來GPU核心電壓可能只有約0.6V,電流卻逼近10,000A,如何把800V高壓電力一路高效率地下轉至處理器核心,已成為AI系統設計的關鍵課題。EPC目前觀察到三條主要路徑,包括先從800V降至約50V;直接在伺服器板上將800V降至12V;以及進一步直接降到6V,再由負載點轉換器(point-of-load converter,PoL)供應GPU。Lidow預期,未來兩年產業將逐步從50V的中間匯流排,往12V甚至6V靠近,讓電源轉換愈來愈接近運算核心。
ISOP讓低壓GaN跨進800V EPC不急著追求超高耐壓元件
要把800V直接降到12V甚至6V,EPC看好的關鍵並不是持續提高單顆GaN元件耐壓,而是輸入串聯、輸出並聯(Input-Series, Output-Parallel,ISOP)架構。Lidow解釋,ISOP本身並非EPC專有技術,而是將多組較低電壓的直流轉換模組輸入端串聯、輸出端並聯。例如8組100V轉12V的轉換器串接後,輸入端即可承受800V,而12V輸出則並聯提供更大的電流;如此一來,可用150V GaN元件處理800V系統,而不必直接使用更高耐壓的功率元件。
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