5 月 22 日,2026 世界 AI 服务器电源大会在深圳顺利举行。本次大会聚焦 AI 数据中心电源架构升级、800V HVDC、高功率密度电源模块、第三代半导体器件等热门方向。

相关阅读:共筑绿电算力|2026 世界 AI 服务器电源大会圆满收官

大会上,纳芯微系统应用工程师徐文哲带来了《模拟芯片在服务器电源系统的应用与挑战——AI数据中心的功率密度提升:从系统约束到半导体器件挑战》主题演讲,从功率密度的角度切入,介绍纳芯微在模拟芯片方面提供的解决方案。

纳芯微是一家高性能高可靠性的模拟及混合信号芯片公司,于2013年成立,2022年在科创板上市,2025年在港交所上市。其在国内主要的一线城市都有研发和销售团队,在德国、日本、韩国和美国都有海外销售和支持团队。

围绕应用创新,纳芯微已成为全品类的数模混合芯片的提供商,产品大概分为四个类别,分别为传感器、信号链、电源管理和MCU。

纳芯微是全球领先的隔离芯片供应商,从2016年开始做数字隔离器开发,到现在已经10年了,目前是国内隔离芯片市场的top 1,截止25年累计出货量27亿颗隔离芯片,并且是国内第一个获得VDE增强隔离认证企业,获得了VDE的优秀质量奖。

纳芯微是领先的隔离栅极驱动芯片供应商,隔离栅极驱动芯片连续三年中国市场份额第一,累计出货超过14亿颗。纳芯微隔离驱动早期为主驱逆变器上的隔离驱动,一直基于车规体系进行产品研发,因此产品在市场上有不错的质量口碑。

纳芯微是领先的磁传感器芯片供应商,全球出货量市场份额Top 4,国内市场份额也非常领先,磁传感器累计出货量已经超过了20亿颗。其中包括基于霍尔技术的电流传感器,可应用于服务器电源系统。

从整个市场应用方面来讲,纳芯微市场大概分为三大块,分别为汽车电子、泛能源和智能终端。泛能源在营收中占比超过50%。在泛能源业务中,不间断电源,服务器电源和通信电源等高密度电源产品也是纳芯微非常重大的一个市场,纳芯微已在服务器电源市场深耕多年。

进入AI时代后,两个关系发生了重大的变化。一个是功率和算力的关系,一个是功率和功率密度的关系。

首先来看,进入AI时代之后,GPU和算力的演进关系,以A100为例,是400W左右的功耗,算力是312TFLOPS。从A100到H100/H200,再到Blackwell,再到现在的Rubin实现了4PFLOPS的算力和2300W的功率。以单板角度来讲,算力翻了大概十几倍,功率翻了6倍。

进入Rack-Scale时代后,机柜而非单板成为了衡量算力的尺度单元。按照机柜的角度来看算力从最开始的GB200 NVL36机柜的60kW的功率,Rubin Ultra NVL576机柜达到600kW。未来机柜功率会达到1MW以上,机柜功率密度翻了十余倍。

接下来我们再来看AI服务器电源。以PSU为例,当前出货比较多的AC转54V的PSU,高度是1U,做到18-33kW功率密度。在过渡阶段会有3U高度,110kW的电源产品,功率密度达到36.7kW/U。

800V的PSU,功率密度会涨到50kW/U。在DC转DC的PSU中,是800V转54V,功率密度会来到90-120kW/U,相比最开始已经翻了4倍。在未来高压直通的机柜中,电源可能会归到板载的800VDC转中间电压的级别,样机功率密度达到了2000W/in³。

从整个供电系统的挑战来讲,在高功率下实现高功率密度,同时还要做到高转换效率。从电源设计角度来讲,针对高功率两点非常重大的变化,是大家使用了更大规格的功率管,或者是多管并联结构,处理管子的通流。

另一点就是采用多相的结构,从设计层面角度和轻载层面角度考虑,进行多功率的模块化的堆叠。

从效率和功率密度的角度,挑战是比较大的,第一个是高压化(HVDC),本质是降低铜损、降低铜排体积。第二个点是高频化,涉及到使用宽禁带的器件,核心目的就是为了减小整个无源器件的体积。

第三个是使用高的开关速度或者软开关,目标是为了降低开关损耗,主要为了减小散热器的体积。减小散热器的体积还可以从散热本身做文章,采用液冷散热,提高散热效率。最后一个是工程师在做设计的时候,采用器件小型化集成,或者提高PCB的密度,降低PCB的体积。

从整个技术方案来讲,除了功率层级以外,在控制链路上的所有芯片,都相应的面对新的挑战。纳芯微四类芯片的设计思路:隔离芯片、驱动芯片、采样&信号处理芯片,以及实时控制芯片。

数据中心供电架构的变化,讨论最多的就是高压化。带来的最核心的变化,是从安全电压变成了高压,涉及到安规,防止人触电。隔离芯片作为隔离界面上非常重要的芯片,承接安规的要求。最基础的要求,就是一定能够满足高压化以后,隔离耐压和安规的要求。

另外是在高频和高电压变化的工作环境下,能够稳定运行,也就是一个非常重要的指标CMTI,共模瞬态抗扰度。保证芯片在高频跳动的电位节点,两端的中间能正常工作的最重要的参数。

第三个点是实现低传播延时,最后是集成驱动/采样/供电功能,在800V下做绝缘,客户会选用8mm的器件,如果使用过多8mm的器件,占板面积是非常高的。如果隔离芯片能集成很多功能,就可以实现高密度的设计。

纳芯微的隔离技术已经迭代3代,从2017年第1代到2024年第3代。纳芯微的隔离技术基于电容隔离,搭配专利的OOK调制技术,隔离技术能够实现1500Vrms,2121VDC下工作超过30年。

芯片的共模抗扰度实现了150kV/μs典型值,实验室实测在200kV/μs以上。从数据传输速率和实验来讲,数据传输速率能达到150Mbps,实验室做到15ns以下。

基于这套隔离技术,纳芯微开发了完整的一站式隔离产品组合,包括数字隔离器、隔离采样、隔离接口、隔离电源和隔离驱动等一系列产品,以及包括他们的二合一和三合一组合,比如隔离电源和隔离接口二合一,隔离驱动,隔离接口和隔离采样三合一等产品。

关于驱动芯片,重要的点在于有很强的驱动能力,也就是拉灌电流的能力。核心原因第一个是要驱动的管子越来越大,结电容就大,第二个是开关速度越来越高,需要在更短的时间内对电容完成充放电,需要更高的驱动电流。

第一,CMTI在隔离驱动上非常重要。第二,传播延时和传播延时匹配,就是说器件之间的延时一致性,来保证在一个很小的死区内完成驱动。最后,是做功能的集成。

针对HVDC,纳芯微提供的宽禁带器件驱动产品可以分为两类。

一类是隔离驱动,主要针对碳化硅和硅管。光耦兼容型输入是电流型输入,TTL/CMOS输入是电压型的输入。横轴表示集成了哪些功能,包括UVLO欠压保护,米勒钳位,退饱和保护,软关断,故障报警,集成隔离ADC和功能安全。

纳芯微目前现有的隔离驱动产品,可以良好适配服务器电源的高密度应用。此外,更多针对性、集成化、智能化的产品也在开发中。

第二类是氮化镓专用驱动,氮化镓本身导通阈值电压比较低,容易导致误开通,大部分应用场景都会做负压关断。负压关断需要非常多的额外供电电路,对提升功率密度非常不友好。纳芯微针对氮化镓专用的驱动,集成负压关断,节省PCB面积。

对于高压氮化镓,低压氮化镓和不同电流等级的器件,纳芯微都推出了专用的驱动芯片。

纳芯微针对800V AIDC电源中碳化硅和氮化镓的栅极解决方案,从设备端来讲,做SST和前级整流,或者BBU和CBU。还是说做二次降压,比如说DCX,板载IBC电源,HSC或者MP BUCK,都有针对性的解决方案。

第三个点是采样与信号处理芯片,采样一方面要实现比较高的带宽,另一方面还是需要高CMTI,第三个需要支持比较高的量程。

纳芯微呈现集成式的霍尔电流采样,在采样端不需要供电和信号调理电路,副边直接输出低压信号。同步,分享四种常见的在AI服务器电源中的采样形式,第一种是集成式的霍尔电流传感器,第二种采用隔离运放+采样电阻,第三种采用开环电流传感器模块,第四种采用电流互感器。

其中开环电流传感器模块和电流传感器在高密度应用下的劣势点是尺寸比较大,并有磁滞问题。通过对比表,在系统设计时,以功率密度为最高优先级,最适用的方案是集成式的霍尔电流传感器。单芯片,并且集成保护功能。

以高精度为最高优先级的采样,适合采用隔离运放加采样电阻的方案。无论是集成式霍尔传感器,还是隔离运放加采样电阻,纳芯微都有比较完整的解决方案。

纳芯微在霍尔电流传感器的产品矩阵,横轴是支持工作的持续电流,纵轴是可以支持工作的持续电压。针对AIDC的场景,做800V架构的产品,推荐在1550V工作电压下的霍尔电流传感器,最高支持50A的持续电流,带宽最高支持2MHz,支持8mm爬电距离。

对于54V或12V的电源,也需要隔离采样,纳芯微可以提供小体积的产品,支持100A电流的霍尔采样芯片,带宽320kHz,采用4*4的封装。对于SST应用,纳芯微也有线性电流传感器可选,支持200A以上的量程。

实时控制MCU用于控制环节,对实时控制MCU来讲,相数多,需要更多的通道数量。还需要非常强的计算速度,在很短时间完成对整个环路的控制。

纳芯微具有完整的MCU产品线,具有4个系列,从200MHz单核M7到400MHz双核M7。产品聚焦电力电子应用场景,对算力,存储,控制类外设和通信类外设做了全面的增强,产品基于全大陆本土的供应链。

纳芯微推荐NSSine NS800RT7P65D、NS800RT5039和NS800RT1137/57三款产品品。SST或大功率一次电源,可以使用高算力的7系芯片,内置两个400MHz的M7内核,再配上两个400MHz的浮点加速核,支持32路高精度的PWM和40路的采样通道。中等功率的PSU或者大功率的二次电源,可以考虑5系列芯片,内置240MHz单核,可以实现16路的高精度PWM输出。小功率板载的IBC可以使用1系列芯片,内置200MHz M7内核。

以上就是纳芯微的四个类型的芯片,如何去支持高功率和高功率密度下,电源的技术变化。

在前文介绍的产品矩阵之外,纳芯微同样还提供包括温度传感器,信号调理,电压基准,辅助供电,反激控制器,线性稳压,热拔插控制器等系列产品。纳芯微在服务器电源应用场景完整的半导体解决方案。

整个服务器电源的半导体解决方案,纳芯微可以提供模拟和数模混合芯片,还可提供解决方案定制化服务。