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智算中心電源系統(tǒng)中的碳化硅(SiC)技術(shù)應(yīng)用深度研究報(bào)告

楊茜 ? 來(lái)源:jf_33411244 ? 2026-02-14 21:58 ? 次閱讀
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智算中心電源系統(tǒng)中的碳化硅(SiC)技術(shù)應(yīng)用深度研究報(bào)告

傾佳電子(Changer Tech)是一家專(zhuān)注于功率半導(dǎo)體新能源汽車(chē)連接器的分銷(xiāo)商。主要服務(wù)于中國(guó)工業(yè)電源、電力電子設(shè)備和新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈。傾佳電子聚焦于新能源、交通電動(dòng)化和數(shù)字化轉(zhuǎn)型三大方向,力推BASiC基本半導(dǎo)體SiC碳化硅MOSFET單管,SiC碳化硅MOSFET功率模塊,SiC模塊驅(qū)動(dòng)板等功率半導(dǎo)體器件以及新能源汽車(chē)連接器。?

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傾佳電子楊茜致力于推動(dòng)國(guó)產(chǎn)SiC碳化硅模塊在電力電子應(yīng)用中全面取代進(jìn)口IGBT模塊,助力電力電子行業(yè)自主可控和產(chǎn)業(yè)升級(jí)!

傾佳電子楊茜咬住SiC碳化硅MOSFET功率器件三個(gè)必然,勇立功率半導(dǎo)體器件變革潮頭:

傾佳電子楊茜咬住SiC碳化硅MOSFET模塊全面取代IGBT模塊和IPM模塊的必然趨勢(shì)!

傾佳電子楊茜咬住SiC碳化硅MOSFET單管全面取代IGBT單管和大于650V的高壓硅MOSFET的必然趨勢(shì)!

傾佳電子楊茜咬住650V SiC碳化硅MOSFET單管全面取代SJ超結(jié)MOSFET和高壓GaN 器件的必然趨勢(shì)!

1. 執(zhí)行摘要

隨著人工智能AI)大模型訓(xùn)練、推理任務(wù)以及高性能計(jì)算(HPC)需求的爆發(fā)式增長(zhǎng),全球數(shù)據(jù)中心正面臨前所未有的能源挑戰(zhàn)。智算中心作為數(shù)字經(jīng)濟(jì)的物理底座,其功率密度已從傳統(tǒng)的單機(jī)柜 3-5kW 飆升至 30kW 甚至 100kW 以上。這種指數(shù)級(jí)的功率增長(zhǎng)使得基于硅(Silicon, Si)基功率半導(dǎo)體的傳統(tǒng)電源架構(gòu)在效率、體積和熱管理方面逼近物理極限。傾佳電子旨在深入剖析第三代半導(dǎo)體——碳化硅(Silicon Carbide, SiC)技術(shù)在智算中心電源系統(tǒng)中的變革性應(yīng)用,涵蓋從服務(wù)器電源單元(PSU)、機(jī)架級(jí) 400V 直流配電到設(shè)施級(jí)不間斷電源(UPS)的全鏈路技術(shù)革新。

傾佳電子以基本半導(dǎo)體(BASIC Semiconductor)的產(chǎn)品矩陣與技術(shù)路線(xiàn)為核心案例,結(jié)合行業(yè)前沿?cái)?shù)據(jù),詳細(xì)論證了 SiC MOSFET 在圖騰柱 PFC(Totem-Pole PFC)、LLC 諧振變換器以及固態(tài)斷路器(SSCB)等關(guān)鍵拓?fù)渲械膽?yīng)用優(yōu)勢(shì)。分析表明,通過(guò)引入 SiC 技術(shù),智算中心電源系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)超過(guò) 98% 的全鏈路效率,降低 40% 的冷卻能耗,并將功率密度提升一倍以上。這不僅是技術(shù)迭代的必然選擇,更是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心“雙碳”目標(biāo)和降低全生命周期成本(TCO)的關(guān)鍵路徑。

2. 智算中心的能源范式轉(zhuǎn)移與技術(shù)瓶頸

2.1 AI 算力驅(qū)動(dòng)下的能耗爆炸

人工智能技術(shù)的代際演進(jìn)正在重塑數(shù)據(jù)中心的能源消耗模型。與傳統(tǒng)通用計(jì)算負(fù)載不同,AI 訓(xùn)練任務(wù)具有高并發(fā)、高持續(xù)性的特征,導(dǎo)致 GPU 集群的瞬時(shí)和穩(wěn)態(tài)功耗急劇上升。根據(jù)國(guó)際能源署(IEA)的預(yù)測(cè),受 AI 驅(qū)動(dòng),到 2030 年全球數(shù)據(jù)中心的電力需求將翻一番,達(dá)到約 1,000 TWh。在美國(guó),數(shù)據(jù)中心已消耗了全社會(huì)約 2% 的電力,且這一比例仍在快速攀升。

對(duì)于單臺(tái) AI 服務(wù)器而言,搭載 8 卡或 16 卡 H100/H200 等頂級(jí) GPU 的配置,其峰值功耗已突破 10kW。這意味著傳統(tǒng)的 12V 配電架構(gòu)因巨大的I2R損耗而不再適用,行業(yè)正在加速向 48V 母線(xiàn)甚至 400V 高壓直流(HVDC)架構(gòu)演進(jìn)。這種高壓、大電流的工況對(duì)功率半導(dǎo)體的耐壓、導(dǎo)通損耗及開(kāi)關(guān)速度提出了極為嚴(yán)苛的要求。

2.2 硅基器件的物理極限

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在過(guò)去的幾十年里,硅基 MOSFET 和 IGBT 支撐了電力電子行業(yè)的發(fā)展。然而,在智算中心追求極致功率密度(Power Density)和效率(Efficiency)的當(dāng)下,硅材料的局限性日益凸顯:

反向恢復(fù)損耗(Qrr): 硅超結(jié)(Super Junction, SJ)MOSFET 的體二極管存在顯著的反向恢復(fù)電荷,這使得其在硬開(kāi)關(guān)拓?fù)洌ㄈ邕B續(xù)導(dǎo)通模式 CCM 的圖騰柱 PFC)中會(huì)產(chǎn)生巨大的開(kāi)關(guān)損耗和電磁干擾(EMI),限制了系統(tǒng)頻率的提升。

熱導(dǎo)率限制: 硅的熱導(dǎo)率約為 1.5 W/cm·K,在高功率密度封裝中,熱量難以快速導(dǎo)出,導(dǎo)致結(jié)溫迅速升高,進(jìn)而惡化導(dǎo)通電阻Rds(on)?,形成正反饋導(dǎo)致熱失控風(fēng)險(xiǎn)。

開(kāi)關(guān)速度瓶頸: 硅 IGBT 存在拖尾電流,限制了其開(kāi)關(guān)頻率通常在 20kHz-40kHz 左右。而為了減小磁性元件(電感、變壓器)的體積以適應(yīng)高密度服務(wù)器機(jī)箱(如 1U/2U),開(kāi)關(guān)頻率往往需要提升至 100kHz 甚至 500kHz 以上,這是硅器件難以企及的。

2.3 400V 直流架構(gòu)的興起與挑戰(zhàn)

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為了減少轉(zhuǎn)換層級(jí),Open Compute Project (OCP) 推進(jìn)了 ORv3 標(biāo)準(zhǔn),倡導(dǎo) 48V 直流母線(xiàn)架構(gòu),并進(jìn)一步探索 400V 高壓直流直供技術(shù)。在 400V DC 架構(gòu)中,配電損耗顯著降低,但對(duì)電路保護(hù)裝置提出了全新挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的機(jī)械式斷路器在切斷直流高壓電弧時(shí)速度慢(毫秒級(jí))、易損耗,無(wú)法滿(mǎn)足精密 AI 芯片對(duì)微秒級(jí)故障隔離的需求。這為基于 SiC 的固態(tài)斷路器(SSCB)提供了巨大的應(yīng)用空間。

3. 碳化硅(SiC)材料特性的深度解析

碳化硅作為第三代寬禁帶(Wide Bandgap, WBG)半導(dǎo)體的代表,其物理特性完美契合了智算中心對(duì)高壓、高頻、高溫和高效率的需求。

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3.1 核心物理參數(shù)對(duì)比

SiC 的禁帶寬度約為 3.26 eV,是硅(1.12 eV)的近 3 倍。這一核心物理參數(shù)帶來(lái)了三大決定性?xún)?yōu)勢(shì):

高臨界擊穿場(chǎng)強(qiáng): SiC 的擊穿場(chǎng)強(qiáng)約為硅的 10 倍(~3 MV/cm)。這意味著在相同的耐壓等級(jí)下(例如 650V 或 1200V),SiC 器件的漂移層厚度可以?xún)H為硅器件的 1/10。由于漂移層電阻是高壓功率器件導(dǎo)通電阻的主要來(lái)源,SiC 能夠?qū)崿F(xiàn)極低的比導(dǎo)通電阻(Specific On-Resistance),從而在小芯片面積下實(shí)現(xiàn)大電流承載能力。

高熱導(dǎo)率: SiC 的熱導(dǎo)率高達(dá) 4.9 W/cm·K,是硅的 3 倍以上,甚至超過(guò)了銅。這一特性使得 SiC 器件能夠更有效地將結(jié)熱傳導(dǎo)至封裝外殼,降低了對(duì)散熱器體積和風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的要求。對(duì)于寸土寸金的算力機(jī)架而言,這意味著可以在相同的物理空間內(nèi)部署更多的計(jì)算節(jié)點(diǎn)。

高飽和電子漂移速率: SiC 的電子飽和漂移速率是硅的 2 倍,這使其能夠以更快的速度完成開(kāi)關(guān)動(dòng)作,極大地降低了開(kāi)關(guān)損耗(Switching Loss)。這一特性是實(shí)現(xiàn) PSU 高頻化、小型化的物理基礎(chǔ)。

3.2 智算中心的能效增益模型

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引入 SiC 技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)中心能效(PUE)的影響是系統(tǒng)性的。

直接能耗減少: SiC 器件在 PFC 和 DC/DC 級(jí)的應(yīng)用可將電源轉(zhuǎn)換效率從傳統(tǒng)的 94%-96% 提升至 97.5%-98.5%(滿(mǎn)足 80 Plus Titanium 標(biāo)準(zhǔn))。對(duì)于一個(gè) 100MW 的超大型數(shù)據(jù)中心,1% 的效率提升意味著每年節(jié)省約 876 萬(wàn)度電。

間接冷卻節(jié)?。?電源轉(zhuǎn)換損耗的降低直接減少了廢熱的產(chǎn)生。數(shù)據(jù)顯示,基于 SiC 的電源系統(tǒng)可將冷卻相關(guān)的能源成本降低多達(dá) 40%。

高溫運(yùn)行能力: SiC MOSFET 在高溫(如175°C)下的導(dǎo)通電阻增加幅度遠(yuǎn)小于硅器件。在基本半導(dǎo)體的 B3M 系列測(cè)試中,其 650V SiC MOSFET 在高溫下的性能穩(wěn)定性使其非常適合在風(fēng)冷條件受限或液冷進(jìn)液溫度較高的嚴(yán)苛環(huán)境工作。

4. 關(guān)鍵電源拓?fù)涞难葸M(jìn)與 SiC 的角色

智算中心電源系統(tǒng)主要由 AC/DC 整流級(jí)(PFC)、DC/DC 變換級(jí)以及后備電源(UPS/BESS)組成。SiC 的引入推動(dòng)了這些環(huán)節(jié)電路拓?fù)涞母拘宰兏铩?/p>

4.1 圖騰柱 PFC(Totem-Pole PFC):效率的飛躍

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在 AC/DC 轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié),功率因數(shù)校正(PFC)是必不可少的。傳統(tǒng)的 Boost PFC 拓?fù)溆捎谳斎攵舜嬖谟伤膫€(gè)低速二極管組成的整流橋,導(dǎo)致電流始終流經(jīng)兩個(gè)二極管,產(chǎn)生了顯著的導(dǎo)通損耗,效率難以突破 97%。

無(wú)橋圖騰柱 PFC拓?fù)湟瞥溯斎胝鳂?,將?dǎo)通路徑上的半導(dǎo)體器件數(shù)量從三個(gè)減少到兩個(gè),是實(shí)現(xiàn)鈦金級(jí)效率的首選方案。然而,該拓?fù)湟笃渲幸粋€(gè)橋臂(快橋臂)進(jìn)行高頻硬開(kāi)關(guān)。

硅的困境: 如果使用硅 MOSFET,其體二極管的反向恢復(fù)時(shí)間(trr?)長(zhǎng),反向恢復(fù)電荷(Qrr?)大,在電流過(guò)零反向時(shí)會(huì)產(chǎn)生巨大的反向恢復(fù)電流,導(dǎo)致極高的開(kāi)關(guān)損耗甚至器件損壞,因此硅 MOSFET 無(wú)法工作在連續(xù)導(dǎo)通模式(CCM)下的圖騰柱 PFC 中。

SiC 的破局: SiC MOSFET 的體二極管具有極低的Qrr?(通常僅為同規(guī)格硅器件的 1/10 甚至更低)。這使得 SiC MOSFET 能夠輕松勝任 CCM 模式下的硬開(kāi)關(guān),不僅大幅提升了效率(>99%),還支持更高的開(kāi)關(guān)頻率(>65kHz-100kHz),從而減小了電感體積。

應(yīng)用案例: 基本半導(dǎo)體的B3M040065Z(650V 40mΩ SiC MOSFET)專(zhuān)為 3kW-6kW 的 AI 服務(wù)器電源 PFC 級(jí)設(shè)計(jì)。其采用 TO-247-4 封裝,通過(guò)開(kāi)爾文源極(Kelvin Source)連接消除了源極電感對(duì)柵極驅(qū)動(dòng)的負(fù)反饋影響,進(jìn)一步提升了開(kāi)關(guān)速度并降低了損耗,非常契合圖騰柱 PFC 的高頻需求。

4.2 LLC 諧振變換器:高頻化的關(guān)鍵

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在 PFC 級(jí)之后,DC/DC 級(jí)通常采用 LLC 諧振變換器將 400V 母線(xiàn)電壓隔離降壓至 48V 或 12V。LLC 拓?fù)淅密涢_(kāi)關(guān)(ZVS/ZCS)特性來(lái)降低損耗,但其性能上限仍受制于開(kāi)關(guān)器件的輸出電容(Coss?)和關(guān)斷損耗(Eoff?)。

SiC 的優(yōu)勢(shì): SiC MOSFET 具有更低的Coss?和更快的關(guān)斷速度,允許 LLC 電路工作在更高的諧振頻率(150kHz - 500kHz)。高頻化直接減小了變壓器和諧振電容的體積,從而大幅提升了功率密度(Power Density),滿(mǎn)足 AI 機(jī)架對(duì)空間利用率的極致追求。

器件選型: 對(duì)于高壓輸入,基本半導(dǎo)體的B3M010C075Z(750V 10mΩ)提供了優(yōu)異的導(dǎo)通性能和耐壓裕量,特別適合 400V/48V 的高密度 DC/DC 轉(zhuǎn)換模塊。

4.3 有源中點(diǎn)鉗位(ANPC)逆變器:UPS 的革新

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在設(shè)施級(jí) UPS 中,三電平拓?fù)湟蚱涞椭C波和低電壓應(yīng)力而被廣泛采用。其中,ANPC(Active Neutral Point Clamped) 拓?fù)渫ㄟ^(guò)引入有源開(kāi)關(guān)來(lái)分配損耗,特別適合高功率應(yīng)用。

全 SiC 方案: 對(duì)于追求極致效率和體積的高端 UPS,全 SiC ANPC 模塊(如基于基本半導(dǎo)體的 Pcore6 或工業(yè)級(jí) E3B 架構(gòu))可將開(kāi)關(guān)頻率提升至 50kHz 以上,大幅減小輸出濾波器體積,使 UPS 系統(tǒng)更加緊湊。

5. 智算中心配電保護(hù):固態(tài)斷路器(SSCB)

隨著智算中心向 400V 直流配電架構(gòu)演進(jìn),傳統(tǒng)的空氣斷路器面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。直流電弧沒(méi)有自然過(guò)零點(diǎn),難以熄滅;且機(jī)械斷路器動(dòng)作時(shí)間長(zhǎng)(毫秒級(jí)),無(wú)法在短路電流對(duì)昂貴的 AI 算力板造成損壞前切斷電路。固態(tài)斷路器(SSCB) 成為了保障智算中心供電安全的關(guān)鍵技術(shù)。

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5.1 SiC 在 SSCB 中的決定性作用

SSCB 利用功率半導(dǎo)體器件代替機(jī)械觸點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)電路的通斷。SiC MOSFET 相比硅基器件(如 IGBT 或 SCR),在 SSCB 應(yīng)用中具有顯著優(yōu)勢(shì):

極低的導(dǎo)通損耗: SSCB 在正常工作時(shí)處于長(zhǎng)時(shí)導(dǎo)通狀態(tài),導(dǎo)通電阻Rds(on)?直接決定了插入損耗?;景雽?dǎo)體的L3 系列模塊,特別是BMCS002MR12L3CG5(共源極雙向開(kāi)關(guān)),通過(guò)并聯(lián)多個(gè) SiC 芯片,實(shí)現(xiàn)了極低的導(dǎo)通電阻(1.8mΩ @ 1200V),有效解決了 SSCB 的發(fā)熱問(wèn)題。

微秒級(jí)關(guān)斷: SiC MOSFET 可以在幾微秒內(nèi)切斷數(shù)千安培的短路電流,實(shí)現(xiàn)了無(wú)弧關(guān)斷,極大地降低了火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn),并保護(hù)了下游精密的 GPU 設(shè)備免受電沖擊。

抗浪涌能力: 智算中心啟動(dòng)時(shí)存在較大的浪涌電流。SiC 器件的高溫耐受性和強(qiáng)大的抗雪崩能力使其能夠承受啟動(dòng)瞬間的電流沖擊。

5.2 基本半導(dǎo)體 L3 封裝模塊的技術(shù)突破

基本半導(dǎo)體專(zhuān)門(mén)針對(duì) SSCB 和高壓直流配電應(yīng)用推出了L3 封裝 SiC MOSFET 模塊。

拓?fù)鋭?chuàng)新: 該系列包含兩種拓?fù)?。共源極雙向開(kāi)關(guān)(Common Source Bidirectional Switch)拓?fù)涫菍?shí)現(xiàn)直流母線(xiàn)雙向保護(hù)的核心,能夠阻斷雙向電壓并傳導(dǎo)雙向電流。單向開(kāi)關(guān)(Unidirectional Switch)型號(hào)(如 BMZOD60MR12L3G5)則適用于定向電源回路。

封裝工藝: 采用60mm×70mm×16mm的標(biāo)準(zhǔn)化封裝,內(nèi)部采用高性能AMB(活性金屬釬焊) 陶瓷基板和高溫焊料工藝。這種設(shè)計(jì)不僅降低了熱阻,還顯著提高了模塊在功率循環(huán)和熱循環(huán)下的可靠性,適應(yīng)數(shù)據(jù)中心 24/7 不間斷運(yùn)行的嚴(yán)苛要求。

6. 基本半導(dǎo)體(BASiC)產(chǎn)品生態(tài)與解決方案

基本半導(dǎo)體作為中國(guó)第三代半導(dǎo)體行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè),構(gòu)建了從分立器件到大功率模塊的全棧產(chǎn)品生態(tài),精準(zhǔn)覆蓋了智算中心電源系統(tǒng)的各個(gè)層級(jí)。

6.1 分立器件:覆蓋服務(wù)器電源核心需求

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針對(duì) 3kW-12kW 的服務(wù)器電源模塊,基本半導(dǎo)體提供了一系列高性能 SiC MOSFET 和二極管。

650V/750V 系列:

B3M040065Z(650V, 40mΩ):專(zhuān)為圖騰柱 PFC 快橋臂設(shè)計(jì),采用 TO-247-4 封裝,通過(guò)開(kāi)爾文連接優(yōu)化高頻開(kāi)關(guān)性能,廣泛應(yīng)用于 AI 服務(wù)器電源和通信電源。

B3M010C075Z(750V, 10mΩ):具有超低導(dǎo)通電阻,適合作為同步整流管或用于更高功率密度的 DC/DC 變換器,銀燒結(jié)工藝使其熱阻低至 0.20 K/W。

1200V 系列:

B3M013C120Z(1200V, 13.5mΩ):適用于高壓直流輸入端或大功率 UPS 的逆變級(jí),具有出色的雪崩耐受性和低柵極電荷Qg?。

B3M011C120Y(1200V, 11mΩ):采用 TO-247PLUS-4 封裝,進(jìn)一步提升了電流承載能力(223A @ 25°C),適合超大功率電源單元。

6.2 工業(yè)模塊:賦能大型基礎(chǔ)設(shè)施

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對(duì)于數(shù)據(jù)中心的設(shè)施級(jí)電源(如大型 UPS、精密配電柜),基本半導(dǎo)體的工業(yè)級(jí)模塊提供了高可靠性的解決方案。

Pcore?2 E2B 系列(如BMF240R12E2G3):1200V 半橋模塊,采用Si3?N4?AMB 基板,具有優(yōu)異的導(dǎo)熱和絕緣性能。其內(nèi)部集成了 SiC SBD,顯著降低了反向恢復(fù)損耗,非常適合作為 UPS 的逆變橋臂。

34mm/62mm 模塊(如BMF80R12RA3,BMF540R12KA3):標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)封裝,便于替代傳統(tǒng)的 IGBT 模塊,實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有 UPS 系統(tǒng)的效率升級(jí)。

6.3 質(zhì)量與可靠性體系

在智算中心應(yīng)用中,可靠性是重中之重。基本半導(dǎo)體的產(chǎn)品不僅通過(guò)了工業(yè)級(jí)認(rèn)證,部分產(chǎn)品(如 Pcore 系列)還參照汽車(chē)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(AEC-Q101, AQG-324)進(jìn)行了嚴(yán)苛測(cè)試。其深圳研發(fā)中心擁有專(zhuān)業(yè)的 SiC 功率器件測(cè)試實(shí)驗(yàn)室,確保每一顆交付到數(shù)據(jù)中心的芯片都能經(jīng)受住長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行的考驗(yàn)。

7. 行業(yè)趨勢(shì)與未來(lái)展望

7.1 功率密度的極致追求

隨著 NVIDIA Blackwell 等新一代 AI 芯片的功耗進(jìn)一步提升,單機(jī)柜功率密度正向 100kW+ 邁進(jìn)。電源系統(tǒng)必須在體積不變甚至縮小的前提下提供更大的功率。SiC 技術(shù)憑借其高頻、高溫特性,是實(shí)現(xiàn)這一“功率密度摩爾定律”的唯一物理路徑。預(yù)計(jì)未來(lái) 3-5 年,基于 SiC 的 100W/in3 以上功率密度的 PSU 將成為 AI 服務(wù)器的標(biāo)配。

7.2 智能化與集成化

未來(lái)的 SiC 模塊將不僅僅是功率開(kāi)關(guān),還將集成更多的傳感與保護(hù)功能(如電流檢測(cè)、溫度監(jiān)控)?;景雽?dǎo)體的 L3 模塊內(nèi)部集成 PTC 熱敏電阻進(jìn)行均流監(jiān)控,正是這一趨勢(shì)的體現(xiàn)。智能化的功率器件將與數(shù)據(jù)中心的 DCIM(數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施管理)系統(tǒng)深度聯(lián)動(dòng),實(shí)現(xiàn)精細(xì)化的能效管理和預(yù)測(cè)性維護(hù)。

7.3 供應(yīng)鏈的國(guó)產(chǎn)化與韌性

在全球半導(dǎo)體供應(yīng)鏈波動(dòng)的大背景下,擁有自主可控的碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈對(duì)于保障智算中心的建設(shè)至關(guān)重要?;景雽?dǎo)體作為中國(guó)本土企業(yè),掌握了從芯片設(shè)計(jì)到模塊封裝的核心技術(shù),其深圳和無(wú)錫的制造基地為國(guó)內(nèi)智算中心的供應(yīng)鏈安全提供了有力支撐。

8. 結(jié)論

深圳市傾佳電子有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng)“傾佳電子”)是聚焦新能源與電力電子變革的核心推動(dòng)者:
傾佳電子成立于2018年,總部位于深圳福田區(qū),定位于功率半導(dǎo)體與新能源汽車(chē)連接器的專(zhuān)業(yè)分銷(xiāo)商,業(yè)務(wù)聚焦三大方向:
新能源:覆蓋光伏、儲(chǔ)能、充電基礎(chǔ)設(shè)施;
交通電動(dòng)化:服務(wù)新能源汽車(chē)三電系統(tǒng)(電控、電池、電機(jī))及高壓平臺(tái)升級(jí);
數(shù)字化轉(zhuǎn)型:支持AI算力電源、數(shù)據(jù)中心等新型電力電子應(yīng)用。
公司以“推動(dòng)國(guó)產(chǎn)SiC替代進(jìn)口、加速能源低碳轉(zhuǎn)型”為使命,響應(yīng)國(guó)家“雙碳”政策(碳達(dá)峰、碳中和),致力于降低電力電子系統(tǒng)能耗。

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智算中心的崛起引發(fā)了算力與能源的雙重革命。在這一進(jìn)程中,SiC 技術(shù)不再僅僅是一種替代材料,而是構(gòu)建下一代高能效、高密度、高可靠性電源系統(tǒng)的基石。從服務(wù)器內(nèi)部的微型 PSU 到設(shè)施級(jí)的 UPS 和配電保護(hù),SiC 無(wú)處不在。

通過(guò)對(duì)基本半導(dǎo)體產(chǎn)品線(xiàn)的深入分析,我們可以看到,無(wú)論是用于圖騰柱 PFC 的高性能分立 MOSFET,還是用于固態(tài)斷路器的創(chuàng)新 L3 封裝模塊,SiC 技術(shù)方案已經(jīng)成熟并準(zhǔn)備好應(yīng)對(duì) AI 時(shí)代的能源挑戰(zhàn)。對(duì)于數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商而言,積極采納 SiC 技術(shù),不僅是提升 PUE、降低運(yùn)營(yíng)成本的經(jīng)濟(jì)賬,更是響應(yīng)綠色計(jì)算、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略必選項(xiàng)。

9. 附錄:關(guān)鍵數(shù)據(jù)表

表 1:適用于智算中心的基本半導(dǎo)體 SiC MOSFET 分立器件核心參數(shù)

型號(hào) 電壓 (VDS?) 電流 (ID?@ 25°C) 導(dǎo)通電阻Rds(on)?(Typ.) 封裝形式 目標(biāo)應(yīng)用場(chǎng)景 來(lái)源
B3M040065Z 650 V 67 A 40 mΩ TO-247-4 服務(wù)器 PSU (PFC級(jí)), AI 電源
B3M010C075Z 750 V 240 A 10 mΩ TO-247-4 高密度 DC/DC, 同步整流
B3M013C120Z 1200 V 180 A 13.5 mΩ TO-247-4 UPS 逆變, 高壓直流轉(zhuǎn)換
B3M011C120Y 1200 V 223 A 11 mΩ TO-247PLUS-4 超大功率逆變器

表 2:適用于數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的基本半導(dǎo)體 L3 系列模塊

型號(hào) 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 電壓 導(dǎo)通電阻Rds(on)? 典型應(yīng)用 來(lái)源
BMCS002MR12L3CG5 共源極雙向開(kāi)關(guān) 1200 V 1.8 mΩ 固態(tài)斷路器 (SSCB), 母線(xiàn)保護(hù)
BMZOD60MR12L3G5 單向開(kāi)關(guān) 1200 V 0.6 mΩ 高功率直流配電

表 3:數(shù)據(jù)中心電源拓?fù)渲?SiC 技術(shù)的比較優(yōu)勢(shì)

電路拓?fù)?/th> 傳統(tǒng)硅基器件 SiC 賦能方案 效率提升預(yù)期 功率密度影響 核心優(yōu)勢(shì)
PFC 級(jí) 有橋 Boost PFC (Si MOSFET/IGBT) 無(wú)橋圖騰柱 PFC(SiC MOSFET) +2% ~ +3% 高 (顯著減小電感) 消除整流橋損耗,實(shí)現(xiàn) CCM 模式
DC/DC 級(jí) 移相全橋 (Si MOSFET) LLC 諧振變換器(SiC MOSFET) +0.5% ~ +1% 高 (頻率提升 5-10倍) 極低的開(kāi)關(guān)損耗,高頻化減小變壓器
配電保護(hù) 機(jī)械斷路器 / 熔斷 固態(tài)斷路器 SSCB(SiC 模塊) N/A (側(cè)重安全) 高 (電子化控制) 微秒級(jí)切斷,無(wú)電弧,可編程
UPS 逆變 3電平 NPC (Si IGBT) 3電平 ANPC(SiC/混合模塊) +1% ~ +1.5% 高 (減少濾波組件) 提升開(kāi)關(guān)頻率,降低散熱需求

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