6 月 12 日,由功率之心主办,服务器电源网、芯片网协办的2026世界碳化硅大会(SiC 2026) 通过“服务器电源拆解”视频号圆满完成线上直播。
活动汇聚全球碳化硅产业链前沿力量,邀请多家国内外领先企业嘉宾发表主题演讲,围绕SiC器件技术、AI服务器电源、固态变压器(SST)、封装创新、应用落地等核心方向展开深度分享,输出满满行业干货,为第三代半导体从业者搭建了高效的技术交流与经验互通平台。
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大会上,AOS 万国半导体针对 AI 服务器电源及下一代固态变压器,系统展示了碳化硅(SiC)在提升能效与功率密度方面的具体落地路径。
AOS 是一家全球性的功率半导体设计、研发与供应商,产品覆盖功率 MOSFET、IGBT 和功率 IC。公司以自研硅基技术为基础,结合深厚的系统级应用经验和先进封装工艺,依托覆盖全球的设计与制造网络,为客户提供创新的电源管理解决方案。
为支撑技术迭代与规模化量产,AOS 构建了全球化研产协同体系。总部及核心研发中心位于美国加州桑尼维尔,希尔斯伯勒设有 8 英寸晶圆厂,奥斯汀、凤凰城等地设有设计中心。亚洲区域则承担重要生产与研发职能,整个网络实现了研发、制造、封测的高效联动。
在品质与环保管控方面,AOS 各生产基地均通过了多项国际权威体系认证。自 2005 年起,先后获得 ISO9001、ISO14001、QC080000、索尼 GP、ISO45001、IATF16949、ISO14064 碳足迹等认证,并持有 SGS 绿色伙伴认证。不同厂区按业务属性匹配相应资质,以全球统一标准确保产品合规性与可靠性。
AOS 的碳化硅技术研发早于 2016 年便已启动,核心团队拥有超过 30 年的碳化硅行业从业经验。前期重点面向车载领域打磨产品性能。目前掌握的 SiC MOSFET 技术已达到业内顶尖水平,产品标准超越 AEC-Q101,具备完整的 PPAP 量产能力。
产能方面,公司已签订五年以上长期供货协议,未来两年 SiC 整体产能将增长 6 倍以上,同时布局多区域多元化原材料供应链以规避供应风险,200mm SiC 产线也已列入规划。
SiC 之所以成为 AI 服务器电源的核心选择,根源在于其材料特性的显著优势。临界击穿场强是硅的 10 倍,同等耐压下外延层厚度仅为硅器件的十分之一,导通电阻与芯片面积的综合指标(Rdson*A)更优,芯片尺寸可缩小至硅器件的十分之一。
此外,SiC 拥有更高的饱和漂移速度与热导率,在开关速度、散热能力上优势突出,为电源设备小型化、高频化发展筑牢了材料基础。
以 1200V 规格产品为例,将 SiC MOSFET 与传统 IGBT 进行实测对比。同电压等级下,SiC MOSFET 芯片面积缩小 3 至 4 倍,整体功率损耗降低 50% 以上。
在 40A 工作电流工况中,器件关断损耗从 1.2mJ 降至 340μJ,降幅达到 72%。凭借优异的开关特性,SiC MOSFET 既能大幅提升电源整体能效,也可支撑电路工作在更高开关频率,助力服务器电源架构全面升级。
反向恢复电荷 Qrr 是图腾柱 PFC 等硬开关拓扑的核心参数,直接影响电路损耗与运行稳定性。
得益于宽禁带材料极短的少子寿命,AOS 650V SiC MOSFET 的反向恢复电荷仅为 100.65nC,相较于传统超结 MOS 搭配快恢复二极管、常规超结 MOS 产品具备压倒性优势。极低的 Qrr 可以有效抑制电路震荡、减少附加损耗,大幅提升整机运行可靠性。
输出电容电荷 Qoss 是谐振软开关电路设计的关键考量指标。从实测曲线能够清晰看到,在全电压区间内,AOS SiC MOSFET 的 Qoss 数值远低于传统超结 MOS 器件。
依托低 Qoss 的核心特性,AOS 的 SiC 产品高度适配 LLC 等谐振软开关应用场景,可进一步优化高频电源的工作效率,满足高端电源的设计要求。
当前 AI 服务器电源已发展至第三代。第一代 PSU 采用单相输入、50V 输出,单台功率 5.5kW;第二代仍为单相架构,输出 50V,功率提升至 8~12kW。
面向高算力场景的第三代 PSU,升级为三相高压输入,输出调整为 400V/±400V 高压母线,单台功率达 22~30kW。机柜功率密度与工作电压全面提升,传统硅基器件已难以满足工况需求,这也为 SiC 的大规模应用提供了契机。
针对大功率 AI 机柜,目前行业形成两种主流供电架构。一种在 IT 设备机架侧完成 400V 转 50V 变换;另一种采用横向母线模块化设计,独立设置 DC/DC 机柜、电池柜和超级电容柜,运维便捷,主要面向单柜功率超过 250kW 的超大型数据中心。两种架构均以高压功率器件为核心,为 SiC 器件提供了广阔的应用空间。
侧挂式电源(Power Sidecar)是当下 AI 服务器的主流电源形态,整机由前级 PFC 与后级 DC/DC 组成,采用三相维也纳 PFC、图腾柱 PFC、交错 LLC、级联 LLC 等经典拓扑。
结合电路耐压与功率需求,桥臂、主开关等位置分别搭载 1200V、650V 两大电压等级的 SiC MOSFET,器件导通电阻均控制在 40mΩ 以内,可稳定适配高压、大电流的复杂工作工况。
整套供电系统采用 800V 或 ±400V 高压直流母线进行电能传输。在 PSU 输出端、防反接 Oring 电路中,选用低导通电阻 SiC 器件,650V 与 1200V 规格产品导通电阻均低于 15mΩ,依靠极低的导通损耗,从容应对输出侧大电流工作状态,保障电源输出端高效、稳定运行。
电池备份单元(BBU)是数据中心不间断供电的核心保障,本方案适配 ±400V 高压母线。电路分为放电升压、充电降压两大功能模块,全部选用 650V SiC MOSFET。
根据充放电回路、同步整流、保护电路的差异化需求,搭配 15mΩ、5mΩ 两档低阻器件,在保证电路响应速度的同时,最大限度降低导通损耗,提升续航供电效率。
针对 800V 高压母线系统,BBU 采用全新拓扑设计,放电回路使用三相并联 LLC 架构,充电回路为单相电路。
受母线电压提升影响,高压回路主力搭载 1200V SiC MOSFET,根据功能不同选用 15mΩ、8mΩ、40mΩ 等不同规格;低压充电回路则沿用 650V 器件。高低压器件科学组合,实现 800V 系统下电池组稳定充放电。
高低压 DC/DC 模块负责将 800V 高压转换为服务器常用的 50V、12V 低压,电路采用堆叠 LLC、三相 LLC 拓扑。
前端热插拔模块选用 1200V SiC 级联 JFET,导通电阻小于 10mΩ,能够有效限制上电浪涌电流、抑制电压突变;三相 LLC 原边搭配 6 颗 1200V SiC MOSFET,充分满足大功率电压变换的使用需求。
热插拔器件有着严苛的性能要求,需具备高安全工作区、低 Rdson*Q、合理的栅极电荷配比,同时满足长时间耐流的客户指标。
针对热插拔场景,AOS 推出三款差异化 SiC JFET 方案:SiC 级联 JFET 主打高频开关场景;SiC 复合 FET、分立 SiC JFET 搭配硅低压 MOS 的组合方案,更适用于低频电路保护。
三款产品在并联能力、结温检测、板级空间、器件灵活性上各有优势,客户可根据实际工况灵活选型。
在第三代电源方案之外,AOS 同步展望下一代技术方向,第四代 AI 服务器电源将全面引入 SST 固态变压器技术。
传统供电架构层级繁琐,而 SST 方案可实现 3~30kV 中高压电网直接接入,大幅简化电压变换链路,形成 “中压→800V 直流母线→50V/12V 终端低压” 的极简架构,也是未来大型 AI 数据中心供电系统的核心发展方向。
传统工频变压器(LFT)电压、频率固定,功率单向流动,电能质量无法主动调控,功率密度仅为 200-300kW/m³,设备体积大、灵活性差。
而固态变压器(SST)可实现电压灵活调节、功率双向流动,支持无功功率补偿,适配各类异步电网;结合 SiC 器件使用后,设备体积大幅缩减,功率密度可达 1~5MW/m³,综合运行效率也实现显著提升。
传统 AI 数据中心供电链路冗长,包含 UPS、多级变压器及多次交直流转换,设备繁杂。采用 SST 后链路大幅精简,机房占地面积减少 60%,模块化结构便于维护,整体运行效率提升 2%~3%。目前国内已有 10kVAC/800VDC、2MW 规格的 SST 产品成功落地数据中心项目,技术成熟度已得到验证。
行业对 SST 应用电压有着明确划分:中压交流范围为 3~30kV,国内商用主流为 10kV;低压交流为 380~600V;低压直流集中在 400~1000V,行业主流规格为 400V 与 800V。
在电路拓扑层面,SST 主要分为级联多电平、单单元两大架构,也是 AOS SiC 器件重点适配的两类主流拓扑结构。
结合实际工程案例,AOS 给出了器件选型逻辑:级联多电平 SST 输入相电压 7.2kV、线电压 13kV,高压侧图腾柱 PFC 和 LLC/DAB 电路选用 1700V SiC MOSFET,低压侧同步整流搭配 1200V 器件。单单元 SST 耐压更高,高压侧三电平 PFC 和 LLC/DAB 选用 10kV SiC MOSFET,低压侧同样采用 1200V 器件,两种方案均可稳定运行。
在电感、电流纹波保持一致的前提下,1200V、1700V、2300V SiC 器件应用于级联多电平 SST 拓扑时,综合效率表现更为优异;单单元拓扑的整体效率相对偏低。
综合单元数量、电路复杂度、功率损耗三大因素,建议 SST 高压侧优先选用 1700V 或 2300V SiC 器件,低压侧搭配 650V、1200V 器件,实现性能与成本的最优平衡。
针对 SST 低压侧应用场景,AOS 推出完整的第三代 650V、1200V SiC MOSFET 产品矩阵。
产品涵盖 TO247-4、D2PAK-7L、T2PAK、QDPAK、TOLL、GTPAK 等行业主流封装形态,同时提供多档位导通电阻可选,能够满足不同功率、不同 PCB 布局的设计需求,全面适配 SST 低压侧各类交直流变换电路。
面向 SST 高压侧高耐压需求,AOS 规划推出 1700V SiC MOSFET 系列,配置 TO247-4-Plus、T2PAK、QDPAK 三款封装,导通电阻包括 30mΩ、40mΩ、60mΩ 档位。目前该系列处于研发阶段,未来将面向中高压固态变压器设备配套。
针对超高电压、超大功率的高端 SST 场景,AOS 同步布局 2300V SiC 功率模块,采用行业通用的 EasyPack 2 半桥封装,导通电阻覆盖 5mΩ、6mΩ、7.5mΩ,主攻高压大功率固态变压器市场,该系列模块已纳入整体产品规划。
AOS 第二代、第三代 SiC MOSFET 均通过 175℃环境下的 AEC-Q101 严苛认证,具备完整 PPAP 量产能力。
AOS 完成了高温正向 / 反向栅偏、高温反向偏压、高加速湿热、高湿高温反偏、高压高湿、高压蒸煮、温度循环、间歇工作寿命等十余项可靠性测试,所有测试样品、批次均实现零失效。同时产品还通过体二极管稳定性、dv/dt 耐受等进阶测试,充分保障器件长期稳定运行。
在产品迭代方面,650V/750V 第三代 SiC MOSFET 产品,将通过缩小芯片单元节距,进一步降低单位芯片面积的导通电阻,提升芯片利用效率。
同时产品优化了栅极工作电压范围,搭配 TOLL、GTPAK、T2PAK、TO247-4L 等多款封装形态,持续迭代升级,丰富产品选择。
1200V 是服务器、SST 设备的主力耐压规格,该系列下一代产品将重点优化三大方向:缩小芯片单元节距、降低导通电阻、提升非钳位感性负载(UIS)抗冲击能力。
产品形态涵盖分立器件、功率模块、顶部散热封装,全新一代 1200V SiC 功率模块计划于 2026 年正式推出。
以上是 AOS 万国半导体围绕 AI 服务器电源与下一代固态变压器所分享的 SiC 技术、产品、解决方案及未来规划的全部内容。感谢各位同仁的关注,AOS 期待与业界携手,共同推动碳化硅技术在算力基础设施领域的持续落地与创新发展。
大会预告
由800VDC.COM主办的2027 世界 AI 服务器电源大会,将于5月21日(周五)在深圳市南山区科苑路 15 号科兴科学园 B 栋 4 单元会议中心1-3F举办。
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