Angesichts des explosiven Wachstums der Nachfrage nach KI-Rechenleistung entwickeln sich Stromversorgungssysteme für Server rasant in Richtung einer 800-V-HVDC-Architektur. Mingjiada Electronics liefert Infineons OptiMOS™, CoolMOS™ und CoolSiC™ sowie ROHMs SiC-MOSFETs und die mSiC™-Serie von Microchip und bietet umfassende Lösungen für Leistungshalbleiter für das Design von KI-Server-Netzteilen.
I. Entwicklung der KI-Server-Stromarchitektur und Anforderungen an Leistungshalbleiter
Der Stromverbrauch von Trainings- und Inferenzclustern für generative KI-Modelle hat inzwischen das Megawatt-Niveau überschritten, wobei die Leistung pro Rack schnell von traditionellen 10 kW auf 100 kW oder sogar höher ansteigt. Diese Transformation stellt beispiellose Anforderungen an Leistungs-MOSFETs: geringere Einschaltverluste, höhere Stoßspannungsfestigkeit, höhere thermische Stabilität und überlegene Schaltcharakteristiken.
Aktuelle KI-Server-Netzteilarchitekturen entwickeln sich entlang von drei unterschiedlichen technologischen Wegen: Aufwärtswandlung mit Stromreduzierung (Umstellung von 12V/48V auf 400V/800V Hochspannungs-DC), Reduzierung der Anzahl von Wandlungsstufen (Vereinfachung von Mehrstufenwandlung zu 800V → 48V → 12V → Core) und Stromlieferung nahe am Chip. Diese Änderungen haben Siliziumkarbid (SiC) und siliziumbasierte Super-Junction-MOSFETs zu kritischen Komponenten gemacht.
II. Mingjiada Electronics: Ein spezialisierter Anbieter von Leistungs-MOSFETs
Gegründet 1996, ist Shenzhen Mingjiada Electronics Co., Ltd. ein weltweit anerkannter autorisierter unabhängiger Distributor von elektronischen Komponenten. Mit Hauptsitz in Shenzhen hat das Unternehmen Niederlassungen in Hongkong, Japan, Russland und anderen Orten gegründet. Das Unternehmen hat die internationale Zertifizierung des Qualitätsmanagementsystems ISO 9001:2014 und die Zertifizierung des Umweltmanagementsystems ISO 14001:2014 erhalten und ist auf den Vertrieb von Produkten von über 500 renommierten Herstellern spezialisiert.
Im Bereich der Leistungshalbleiter hat Mingjiada Electronics langfristige, stabile Partnerschaften mit führenden internationalen Halbleiterherstellern wie Infineon, ROHM und Microchip aufgebaut, um Produktqualität und Lieferzuverlässigkeit zu gewährleisten.
III. Detaillierter Überblick über die Infineon Leistungs-MOSFET-Serie
1. OptiMOS™ 7 Serie – Entwickelt für Cloud Computing
Die Infineon OptiMOS™ 7 Serie verfolgt eine 'anwendungsorientierte' Designphilosophie, die auf spezifische Anwendungsanforderungen zugeschnitten ist. Die schaltoptimierten Produkte dieser Serie sind speziell für zukünftige Rechenzentren, Server und Telekommunikationsgeräte konzipiert und bieten eine Verbesserung der Performance-Figure-of-Merit (FOM) um bis zu 25 Prozent sowie deutlich verbesserte Wärmemanagementfähigkeiten durch den Einsatz von Source-Down-Gehäusen.
Die OptiMOS™ 7 25V MOSFETs sind hauptsächlich für Intermediate Bus Converter (IBC)-Anwendungen bestimmt und eignen sich für die 48V-Spannungswandlung zur Unterstützung von KI-Kernnetzteilen. Das Produktportfolio ist in zwei Haupttechnikkategorien unterteilt: Hartschaltung und Weichschaltung, mit einer Nennspannung von bis zu 175°C.
2. OptiMOS™ 6 Serie – Ein neuer Standard für die Effizienz der DC-DC-Wandlung
Infineons OptiMOS™ 6 80V MOSFETs, untergebracht in einem kompakten 5x6 mm² doppelseitig wärmeableitenden Gehäuse, wurden in die IBC-Ebene von KI-Server-Plattformen führender Prozessorhersteller integriert. Anwendungstests zeigen, dass ihre Effizienz etwa 0,4 Prozent höher ist als bei früheren Lösungen, was einer Einsparung von rund 4,3 W pro kW Last entspricht.
Die Einführung dieser Lösung in einem Hyperscale-Rechenzentrum mit 2.000 Racks könnte über 1,2 MWh Energie pro Stunde einsparen. Das Produkt bietet eine überlegene Schaltleistung in Hartschaltungstopologien, was die Energieeffizienz durch Reduzierung der Leitungsverluste verbessert, während das doppelseitig wärmeableitende Gehäuse das Wärmemanagement verbessert und die Leistungsdichte erhöht.
3. CoolMOS™ 8 Serie – Der Maßstab für Super-Junction-MOSFET-Technologie
Infineons CoolMOS™ 8 Super-Junction-MOSFETs haben es Mimi Electrics 5,5 kW KI-Server-Netzteil ermöglicht, die Titanium Plus-Effizienz-Zertifizierung zu erhalten. Im Vergleich zur CFD7-Serie weist der CoolMOS™ 8 eine Reduzierung der Gate-Ladung um 18 Prozent auf; im Vergleich zur P7-Serie steigt dieser Wert auf 33 Prozent. Das Produkt bietet die schnellste Abschaltzeit auf dem Markt, mit einer Verbesserung der thermischen Leistung um 14 Prozent bis 42 Prozent im Vergleich zur Vorgängergeneration.
Der CoolMOS™ 8 integriert eine schnelle Body-Diode, was seinen breiten Einsatz in verschiedenen Anwendungen ermöglicht, von Niederspannungs-Schaltnetzteilen bis hin zu Hochleistungssystemen wie Servern, Telekommunikationsgeräten und Solid-State-Schutzschaltern.
4. CoolSiC™ MOSFET G2 Serie – Führend in der Siliziumkarbid-Technologie
Infineons zweite Generation von 650V CoolSiC™ MOSFETs ist eine Kernkomponente in Hochspannungsnetzteilen für KI-Server. In einem 24kW Battery Backup Unit (BBU) Referenzdesign erreicht die DC-DC-Wandlungsstufe, die um den CoolSiC MOSFET IMT65R033M2H aufgebaut ist, einen Wandlungswirkungsgrad von über 99 Prozent.
Mit einer Durchbruchspannung von 650V, einer stabilen Body-Diode, einer Sperrschichttemperatur von 175°C und der .XT-Gehäusetechnologie zeigt dieses Produkt eine außergewöhnliche Zuverlässigkeit unter anspruchsvollen Betriebsbedingungen wie Spannungsspitzen, hohen dv/dt-Transienten und anhaltendem thermischem Zyklus.
IV. ROHM SiC MOSFET Serie
ROHMs 750V SiC MOSFET, der “SCT4013DLL”, wurde in KI-Server-Netzteil-BBUs eingesetzt, wo er in Netzteilen konfiguriert ist, die unter einer ±400V-Versorgungsarchitektur arbeiten. Dieses Produkt bietet eine ausgezeichnete Hochtemperaturfestigkeit mit einer maximalen Sperrschichttemperatur von 175°C und ermöglicht einen stabilen Betrieb auch in BBUs, wo die Wärmeentwicklung aufgrund steigender Spannungs- und Leistungsdichte zunimmt.
In zukünftigen 800V DC-Netzteilarchitekturen, bei denen die Versorgungsspannung für den internen Akku des BBU etwa 560V beträgt, können auch ROHMs 750V SiC-MOSFETs eingesetzt werden. ROHM hat das Whitepaper “ROHM’s 800 V DC Architecture Solutions for AI Servers” veröffentlicht, das eine umfassende Lösung für das Design von KI-Server-Netzteilen bietet.
V. Microchip mSiC™ Serie
Microchips 3,3 kV HV-D3 mSiC-Leistungsmodul ist speziell für Solid-State-Transformer (SST)-Anwendungen in KI-Rechenzentren konzipiert. Das Modul integriert einen 3,3 kV Siliziumkarbid-MOSFET und eine Schottky-Diode in einem Industriestandard-62-mm-Gehäuse und ermöglicht eine hocheffiziente Stromversorgung direkt aus dem Mittelspannungsnetz zum Server-Rack.
Die mSiC-MOSFET-Technologie von Microchip bietet eine sehr wettbewerbsfähige RDS(on)-Stabilität über einen weiten Temperaturbereich. Im Vergleich zu Niederspannungs-SiC-Lösungen wird die Anzahl der benötigten Reihenkomponenten bei Anschluss an 13,8 kV oder 34,5 kV Netze erheblich reduziert – um etwa die Hälfte. Das Modul unterstützt Anwendungen von 100 bis 300 A und eignet sich für Solid-State-Transformatoren, Mittelspannungs-Motorantriebe und industrielle Stromversorgungssysteme.
VI. Typische Anwendungsszenarien für KI-Server-Netzteile
IBC Intermediate Bus Conversion: OptiMOS™ 7/6 Hocheffiziente DC-DC-Wandlung, erhöhte Leistungsdichte
PFC/LLC Primärseite: CoolMOS™ 8 Titanium-Effizienz, schnelles Schalten
Hochspannungs-BBU: CoolSiC™ G2 99%+ Effizienz, hohe Zuverlässigkeit
800V HVDC: ROHM SiC MOSFETs Hohe Temperaturbeständigkeit, geringe Verluste
Solid-state Transformatoren: Microchip mSiC™ Mittelspannungs-Direktwandlung, reduzierte Anzahl von Wandlungsstufen
Schlussfolgerung
Mit der rasanten Expansion der KI-Recheninfrastruktur stehen Server-Netzteile extrem strengen Anforderungen hinsichtlich Leistungsdichte, Wandlungseffizienz und Hochtemperaturzuverlässigkeit gegenüber. Die von Mingjiada Electronics gelieferten Serien Infineon OptiMOS™, CoolMOS™ und CoolSiC™ sowie ROHM SiC MOSFETs und Microchip mSiC™ sind dank ihrer führenden technischen Leistung und stabilen Lieferfähigkeiten zu Schlüsseloptionen für den Aufbau hocheffizienter KI-Server-Netzteile geworden.
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