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第一财经更新于 11月1日 11:38

三安光电用低电阻SiC衬底与S²I-ARCP软开关重构AIDC电源能效边界

突破AIDC电源效率天花板!三安光电用“低电阻衬底+软开关” 重构算力电源能效边界

AI 导读

三安光电旗下湖南三安将SiC衬底平均电阻率降至11mΩ·cm,较传统量产的20mΩ·cm减半,并保持层错、位错等指标对标量产标准。基于三安SiC MOSFET的800V/15kW原型样机采用S²I-ARCP拓扑,宽负载效率超99.6%,支持自然对流散热,30kHz/10kW工况下器件温度降低约50°C。其SiC MOSFET矩阵覆盖2300V/35mΩ、1200V 14–40mΩ、750V 9–50mΩ,已向国内外头部服务器电源企业批量交货。

正文 · AI 翻译

AI算力基础设施高速建设,服务器电源成为决定数据中心能源使用效率(PUE)和运营成本的关键。当前主流电源需满足80 PLUS钛金级(≥96%),传统硅基器件逼近物理极限。

材料破局:低阻SiC衬底攻克行业难题

三安光电旗下湖南三安历经三年攻坚,在低电阻SiC衬底实现突破:碳化硅衬底平均电阻率稳定至11mΩ•cm,较传统量产20mΩ•cm减半,同时层错、位错、微管、面型等指标对标量产标准,成功破解“低电阻与高品质”不可兼得的行业难题。SiC衬底电阻每降低1mΩ•cm,器件导通电阻可下降0.2%-0.6%,对服务器电源而言,这意味着更低发热、更小散热器、更高开关频率,从而缩小变压器与电容,助力电源模块向超高效与小尺寸迈进。

系统创新:S²I-ARCP拓扑释放SiC软开关价值

SiC具有更快开关特性,但高dv/dt会放大EMI、绝缘等系统约束,想要充分发挥SiC在AIDC中的价值,需要器件与拓扑、驱动的系统级协同。对此三安光电提出S²I-ARCP(单共享电感辅助谐振换流极)——以一个共享辅助电感服务三相,减少磁性元件。基于三安SiC MOSFET搭建的800V/15kW原型样机,宽负载效率超99.6%,并支持自然对流散热;在30kHz/10kW同等工况下,器件温度可大幅降低约50°C,dv/dt可控并设定至6.7kV/µs。同时覆盖Planar SiC MOSFET在Rg,int、Ciss、Coss等参数的软开关优化,厘清Coss×Rdson FOM在服务器电源、车载OBC、通信电源等高频LLC/CLLC谐振DC/DC的选型取舍思路。

器件矩阵:精准匹配服务器电源软开关主流拓扑

三安光电搭建起完备的SiC MOSFET产品矩阵,AIDC方案覆盖2300V/35mΩ,1200V 14/20/26/32/40mΩ,750V 9/14/18/27/35/50mΩ,并提供TOLL、TOLT、X2PAK、QDPAK等多种封装形式,精准面向PSU的LLC/CLLC谐振DC/DC及SST/HVDC软开关场景,兼具低导通电阻与卓越的Coss×Rdson(FOM)综合优势。

目前,在AIDC领域,三安产品已向国内外头部服务器电源及数据中心基础设施企业批量交货,并与多家客户签署长协订单。通过头部服务器电源及基础设施核心合作伙伴的供应链体系,公司产品已成功应用于英伟达、谷歌、微软、亚马逊等终端客户的AIDC场景,全面覆盖全球主流AI算力与云基础设施平台。

从“更快的SiC”走向“更懂系统的SiC”,以底层宽禁带创新,让海量算力更节能、更高效。

来源

第一财经