前言

随着AI、高密度计算以及通信服务器对电源性能提出更高要求,传统硅基功率器件难以满足日益膨胀的功率以及高效率需求。而第三代半导体氮化镓凭借高速开关、无反向恢复、低栅极电荷特性,被视为下一代服务器与通信电源的核心改进路线。

充电头网获悉,近期英诺赛科与Allegro携手推出一款具有开创意义的4.2kW AI数据中心全氮化镓电源参考设计——INNDAD4K2A1。该方案全面结合英诺赛科旗下650V/150V氮化镓功率器件与Allegro AHV85110隔离式自供电栅极驱动器。该方案以97%峰值效率、130 W/in³ 高功率密度、全氮化镓架构向行业展示了氮化镓在数据中心与通信服务器中的实装能力,标志着全氮化镓服务器时代的全面开启。

英诺赛科INNDAD4K2A1参考设计亮点解析

通过本次合作,英诺赛科将高性能InnoGaN功率器件与Allegro AHV85110隔离式自供电栅极驱动器以及Allegro A4450KESTR-J升降压控制器进行深度系统级整合,构建业内首批真实可量产的 >100 W/in³ 全氮化镓数据中心电源解决方案。

英诺赛科INNDAD4K2A1参考设计有前级图腾柱PFC+后级全桥LLC组成,输入电压覆盖 180–264Vac,输出可达48V 87A,整体表现非常突出。

该方案在230 Vac输入、48V/30A输出条件下整机效率高达97%;同时PCBA尺寸仅185 × 69 × 37 mm,体积小而输出高;而在架构方面则采用图腾柱PFC+全桥LLC组合,并借助英诺赛科器件,使两级架构大幅提升转换效率。

英诺赛科全氮化镓器件带来的核心优势

该电源方案中所有关键开关器件均采用英诺赛科自家InnoGaN,包括INN650TA050AH(650V,35mΩ,TOLL封装) / INN650TA030CS(650V,50mΩ,TOLL封装)两款高压氮化镓和一款INN150EQ032A(150 V,3.9mΩ,FCQFN封装)低压氮化镓。

这些器件分别部署于PFC、LLC以及同步整流中,全GaN设计直接解锁了如下三点优势:

1、  无反向恢复特性大幅降低损耗

图腾柱PFC在CCM模式下长期受限于硅MOS的体二极管反向恢复,易出现大电流尖峰、EMI难以抑制 、硬开关损耗过高等诸多问题。

而英诺赛科InnoGaN具备无反向恢复特性,可在CCM下高速切换,大幅降低损耗并显著改善波形,以达成更高效率的图腾柱PFC电路。

2、  超低栅极电荷

InnoGaN对比同导阻硅MOS,栅极电荷仅为1/7,且Coss更线性。该特性意味着高频损耗更低

、LLC工作频率更高、磁件尺寸更小,最终提升系统整体效率。

3、150V低压GaN进一步提升同步整流效率

对于最高87A的输出级别而言,同步整流电路设计决定了最终效率天花板。英诺赛科150V的INN150EQ032A提供3.9mΩ超低导阻,适配48V高电流输出场景。该器件的引入大幅降低同步整流导通损耗,实现更高整体效率,并提升重载稳定性

应用空间

英诺赛科这套4.2kW全氮化镓方案可直接面向CRPS / OCP架构AI数据中心服务器、通信服务器、高功率LED驱动、电源照明系统等诸多场景应用。整体看来,氮化镓已从适配器、小功率电源等消费级应用,全面跨入千万级AI数据中心电源领域。

充电头网总结

本次英诺赛科联合Allegro推出INNDAD4K2A1的4.2KW电源方案并不仅是Demo,而是一份强有力的技术证明,可见氮化镓在AI服务器领域系统价值全面超过传统硅器件,在效率、功率密度、散热、可靠性中全面领先。

于此同时,英诺赛科自主可控的8英寸氮化镓晶圆产线产能稳定,成本更具优势,器件一致性更强,可满足AI数据中心爆发式增长的氮化镓器件需求,促进服务器集群进一步提升电源效率,降低能源浪费,为相关产业节省百万级的电费支出。