企业 | 罗姆瞄准AI服务器市场：发力高压系统与高效功率器件

随着AI技术的蓬勃发展，特别是深度学习和生成式AI的快速增长，AI服务器市场的电力需求正在急剧上升。根据相关数据预测，到2030年，AI耗电量将增至约1,000TWh，占全球发电量的10%。

为什么AI会消耗如此多的电能呢？因为AI，尤其是大语言模型（LLM）训练通过反复计算或调整数十亿的参数，这需要巨大的处理能力。这个过程通常需要高性能计算基础设施，包括数千个GPU和TDP，以及CPU并行运算，每次训练可能需要数周，甚至数月的时间，因此需要消耗大量电力。有机构统计，同样是搜索引擎搜索，AI搜索消耗的电能是传统引擎搜索的10倍。

再加上NVIDIA的GPU产品功率从2023年的H100系列的700W，到2024年B200系列的1200W，2025年B300的1400W，再到明年VR200系列的1800W，甚至到2027年VR300将会直接翻倍至3600W。功率翻倍，开发周期从两年缩短到一年，这意味着服务器的电力需求将呈指数级增长。如果还使用传统48V~54V低压系统，那电流就得大幅增加，导致电缆损耗、发热和成本大幅增加。因此越来越多的企业开始转向更高压系统，例如400V/800V直流电源系统。

为什么是800V/±400VDC系统？

为了应对AI服务器对电力需求的挑战，行业开始转向高压系统。NVIDIA、Meta、谷歌等全球科技企业已经明确宣布将引入800V/±400VDC架构，引领下一代AI服务器发展。那么为何是800V，或者±400VDC系统呢？

其实±400VDC系统是有OPEN Compute Project（开放计算项目）推出，由微软、Meta和谷歌等企业联合制定的下一代AI服务器直流电源架构。而800VDC系统则是由NVIDIA主导的。

无论选择800VDC系统，还是±400VDC系统，高压直流电源系统都已经成为了不可逆转的趋势。在罗姆半导体（上海）有限公司深圳分公司技术中心总经理水原徳健看来，800VDC系统相比传统的54VDC系统有显著优势：

首先是可扩展性，使用相同数据中心电力基础设施，支持从100kW到1MW以上的机架部署，可实现无缝扩容；
二是效率。与目前的54V系统相比，端到端效率提升高达5%，能源利用率更佳；
三是减少铜用量。
四是可靠性。传统的IT机架式电源依赖过剩配置来降低停机风险，但这会导致需要频繁维护和更换故障模块。虽然集中式电源转换可提升系统可靠性，但VDC系统在故障检测和可维护性方面仍然需要创新。
五是未来适用性。为满足1MW机架需求而设计，可根据数据中心发展需求高效扩展至更高功率的机架。

他进一步指出，“800VDC架构是解决AI服务器高功耗问题的必经之路，它能从根本上解决铜材用量、效率和可靠性三大核心问题。”当然，他也承认，这一演进趋势，对半导体厂商提出了更高的要求。因为与现有供电方案相比，800VDC架构使用的变压器由传统的线圈变压改成了以电子技术为主的固态变压器，需要依靠更高端的GaN与SiC功率半导体器件进行电力转换。

罗姆的战略布局：高压系统与功率密度提升

罗姆在这场AI服务器供电系统的升级转换中看到了机会。作为一家同时掌握功率器件和模拟技术的厂商，罗姆的优势显而易见。据水原徳健介绍，罗姆的产品覆盖硅、SiC和GaN三种材料，能够提供从IGBT、MOSFET到驱动器的全套方案。

更重要的是，罗姆与台达、村田、科索等头部企业紧密合作，例如台达Innergie品牌的45W输出AC适配器"C4 Duo"采用了罗姆的EcoGaN™功率器件；村田的AI服务器电源采用了罗姆的EcoSiC™器件；科索的3.5kW AC-DC电源单元也搭载了罗姆的EcoSiC™产品。水原徳健强调，“这些合作当中，罗姆不仅仅只是简单的供货，而是共同推进技术创新。”

具体到产品上，罗姆针对AI服务器的电源侧和IT机架侧都有针对性的解决方案。在电源侧架设计上，罗姆采用维也纳（Vienna）整流电路与三相LLC拓扑的创新组合。这种设计将800VDC转换为50V的隔离型DC-DC输出，效率高达99%以上（工作频率约125kHz）。

在IT机架侧的DC/DC转换中，一次侧用SiC或GaN，二次侧用低压硅MOSFET。使用罗姆的SiC器件，功率密度能达到129瓦/立方英寸，如果换成GaN高频方案，甚至能翻倍到246瓦/立方英寸。

据悉，罗姆的SiC芯片已经迭代到第4代。未来推出的第5代产品的功率损耗比第4代降低30%，高温条件下的RonA（导通电阻）降低约30%，支持AI服务器所要求的在高温环境及高负载工况下的低损耗运行。封装也多样化，从TO-220到创新的DOT-247，另外还和英飞凌合作开发封装实现第二供货，确保稳定。

水原德健还特别指出，DOT-247封装是罗姆原创的封装形式，可应用于维也纳双向开关电路（DOT-247共源2 in 1 × 3pcs）、PSU隔离型三相LLC二次侧（DOT-247半桥2 in 1 × 6pcs）和一次侧（DOT-247半桥2 in 1 × 3pcs），以及HSDIP20隔离顶部散热六合一模块。这种封装策略不仅提升散热性能，还确保了产品在AI服务器高密度部署环境中的可靠性。罗姆的SiC产品开发路线图也持续加速，从第4代到第5代耗时4年，后续每代开发周期将缩短至2年。

最后，水原德健还特别提到了热插拔系统，这在AI服务器维护中至关重要。运转中拔插模块会产生浪涌电流，罗姆开发的热插拔控制器产品RY7P250BM和RS7P200BM采用Nch MOSFET技术，具有宽SOA（安全工作区）范围和低导通电阻特点，正好适合NVIDIA的GPU特性，确保了热插拔过程中的稳定性和可靠性。

结语

总的来看，罗姆的战略不只是跟随AI热潮，而是从节能和功率密度入手，结合高压技术和合作伙伴生态，为市场提供综合解决方案。水原最后强调，罗姆希望通过这些努力，不仅贡献AI发展，还能推动自身业绩增长。