【IC】英诺赛科全链路氮化镓方案发布，从前端PSU电源到主板DC/DC模块，助力数据中心系统损耗减少50%

时间： 2023-10-08 来源：英诺赛科公众号

双碳目标持续发酵，数据中心这个“能耗大户”，早已得到各方面的关注。数据显示，2022年全国数据中心总耗电量约2700亿千瓦时，占全社会用电量的3.1%，超过2座三峡水电站年发电量。

Yole最新报告指出，GaN器件市场在2022年增长了44%，预计2022年至2028年的复合年增长率约为52%。其中，通信与基础设施的复合增长率达到50%，这表明GaN正在加快向数据通信与高功率领域渗透。

为满足数据中心绿色化转型的需求，英诺赛科推出了全链路氮化镓方案，从前端PSU电源到主板DC/DC模块，以及芯片的直接供电，全面提升数据中心效率，加速数据中心技术迭代。

前端PSU电源：符合钛金级能效标准

英诺赛科SVP产品负责人孙毅表示：“服务器电源的功率等级已从800W提升到1.3kW，甚至4kW，因此对功率密度以及效率提出了非常高的要求。氮化镓的开通与关断损耗与碳化硅、硅器件相比下降了50%以上，并且没有反向恢复损耗，可以轻松满足钛金级效率需求。”

英诺赛科推出2kW PSU参考设计，采用图腾柱无桥PFC+LLC结构，效率高达96.5%，体积仅为185*65*35（mm³），完美符合80 Plus钛金级能效。

设计亮点

1U标准尺寸，整机峰值效率96.5%，满足钛金能效标准；

PFC级采用工作在连续模式的图腾柱无桥PFC，峰值效率99%；

LLC变压器2级矩阵设计，原边串联，副边并联，解决低压大电流输出时变压器散热难和损耗大问题；

系统布局结构优化，风道最优设计，实现整机系统的优异散热表现。

48V DCDC：挑战功率密度极限

在数字时代，互联网、人工智能以及大数据应用的需求不断增长，数据中心需要处理更多的数据，带来了更大的功率需求。随着功率的增加，传统的12V供电架构下，需要更大尺寸的线缆、连接器以及更厚的主板电源板来降低配电线阻，从而降低系统的传输线损，这不但限制了功率的传输，同时也增加了系统的重量。近年来，新的48V供电架构被提出来用以解决更大功率的需求，同样的电流下可提供4倍的输出功率。

48V中间母线式供电架构具有功率密度高、能效高、布线成本低等优势，可以有效解决数据中心电力消耗猛增的问题。针对48V供电架构，英诺赛科推出了从420W-1000W的IBC电源模块，最高功率密度达2200W/in^3。

设计亮点

与Si方案相比：

采用GaN的系统方案可将有效占空比提高7%，死区降低43.8%，原边有效电流降低7.3%，副边有效电流降低5.2%；

方案中的器件、变压器、PCB等总损耗降低20%，可以使效率提升0.5%以上；

基于系统38W散热条件下，Si方案输出功率960W，GaN方案可以输出1100W，功率密度可以提高15%以上。

核心供电Vcore：Last inch功率密度，效率提升的关键

服务器作为算力中心的三大基础设施之一，是构建算力中心的核心要素，整体功耗能占到总能耗的40%-50%。

采用氮化镓设计的Vcore核心供电方案，支持MHz以上开关频率，减小无源元件体积从而提高功率密度，同时InnoGaN能够实现更高的效率和更低的成本，打造系统优势。

设计亮点

相比于700~800kHz的传统Si方案，GaN频率提升至1.5MHz以上，电感等无源元件体积减小，power stage功率密度预计提升超过30%；

预计能够帮助系统效率提升超过1%，从而减少系统损耗。

在数据中心全链路方案中，英诺赛科同步推出了多种氮化镓评估板，如Hot swap，Oring等。

数据中心采用全链路GaN设计方案，能够提高能源转换效率，将系统损耗降低50%。浪潮、阿里等云计算厂商已经相继将GaN纳入新的服务器架构设计中，提高模块化、集成化程度，进一步解决算力能耗问题，创新整机系统设计。与此同时，GaN的规模化量产与技术的成熟也使其成本优势逐渐显现。市场和技术的双向推动，将加快GaN在数据中心的应用。

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