服务器电源拆解了解到,南芯科技近期推出面向CPU、GPU、SoC等高性能算力芯片的多相电源解决方案,由22V/60A大电流DrMOS SD13050与双路四相数字控制器SD22442组成。

两款芯片均提供工业级和车规级版本,面向数据中心、边缘服务器、高性能计算以及智能汽车等高算力应用。

与服务器前端PFC、LLC以及机架级高压直流供电不同,这套方案直接瞄准了整个供电链路中最靠近CPU/GPU的一环,也就是低电压、大电流核心供电。

AI服务器功率密度不断提高,一方面推动机架供电向54V乃至800V VDC演进,降低大功率输电过程中的电流和铜耗;另一方面,CPU、GPU等算力芯片最终仍需要转换至数伏乃至低于1V的核心电压,因此靠近芯片端的高电流DC-DC仍不可或缺。

NVIDIA公布的800V VDC架构将高压直流送入IT机架,再逐级降至GPU核心电压。TI在2026年进一步提出800V直降6V、再通过多相Buck降至1V以下的方案。

由此来看,即使服务器上游供电架构继续升级,多相控制器+DrMOS组成的末级VRM依旧是算力芯片供电的重要环节。

南芯科技SD13050+SD22442多相供电方案

南芯科技此次推出的方案支持5V-16V输入总线,能够覆盖服务器常见的12V中间母线以及其他低压板级供电架构,并支持双独立电压轨输出。四相资源可根据两路负载的实际需求灵活分配,以适应不同CPU、GPU及SoC平台的功率需求。

由于输入范围最高为16V,这套方案并非直接连接48V、54V或800V母线,而是定位在中间母线之后、靠近算力芯片的末级电源转换。对于采用更高母线电压的AI服务器,需要先经过前级DC-DC转换,再由SD13050与SD22442完成低压大电流供电。

该方案支持DCM非连续导通模式以及APS主动切相技术。轻载状态下,控制器能够减少参与工作的相数,并配合SD13050的高精度ZCD零电流检测降低不必要的开关损耗;负载升高后再增加工作相数,在效率与输出能力之间取得平衡。

南芯科技SD13050 22V/60A DrMOS

SD13050是这套多相方案中的功率执行单元,将驱动器与功率MOSFET集成在一起,采用5mm×6mm LGA封装,单颗支持最高60A连续输出电流,开关频率最高可达2MHz。高度集成的功率级有助于缩短高频大电流回路,降低寄生参数,同时压缩核心供电区域的PCB占用空间。

对于AI服务器GPU、CPU核心供电而言,这一点尤其重要。处理器核心电压低、电流大,并且负载会在极短时间内出现显著变化,多相供电需要在有限的板级空间内布置多个功率级。

采用集成DrMOS能够减少驱动器与上下桥MOSFET之间的互连,有利于提升高频工作条件下的效率及功率密度。

同时SD13050针对死区时间及寄生电感进行了优化,并集成高精度电感电流检测和温度检测功能,可以将各相工作状态反馈给控制器,为多相均流、系统监测以及故障保护提供基础数据。芯片还集成针对自举电容等工作状态的保护机制,可提高高频、大电流环境下的运行可靠性。

南芯科技SD22442双路四相数字控制器

如果说SD13050负责实际完成能量转换,那么SD22442就是整个多相电源系统的控制核心。

SD22442采用6mm×6mm QFN封装,支持两个独立输出电压轨以及最多四相输出,各相能够根据负载需求进行灵活配置,可满足处理器不同电源轨以及不同功率等级的设计需求。

通信方面,SD22442兼容PWMVID和PMBus,能够配合处理器平台进行电压及运行状态管理,同时内置MTP存储器,可保存客户自定义参数配置。数字化控制方式也使电源厂商和服务器主板厂商能够根据具体CPU、GPU平台,对启动参数、输出以及保护策略进行针对性调整。

SD22442与SD13050的电流、温度检测能力配合后,可以实时获取各相工作状态,并结合DCM、APS等功能,根据负载变化动态调整工作相数。对于负载变化剧烈的AI计算场景,这种多相协同控制能够兼顾重载输出能力、瞬态响应以及轻载效率。

此外,SD13050和SD22442均推出工业级及车规级版本,车规产品通过AEC-Q100 Grade 1认证。其中车规版本SD22442Q还按照ISO 26262功能安全体系设计,达到ASIL-B功能安全等级,可进一步覆盖自动驾驶域控制器等高算力汽车电子应用。

充电头网总结

AI服务器的电源竞争已经不再局限于传统AC-DC服务器电源。机架功率从数十千瓦向数百千瓦甚至兆瓦级提升后,从数据中心配电、800V/54V母线,到中间总线转换,再到CPU/GPU核心供电,每一级都在向更高效率和更高功率密度演进。

NVIDIA规划的下一代800V VDC架构同样明确保留了从高压母线向12V以及最终GPU核心电压转换的完整链路。

SD13050与SD22442的推出,使南芯科技进一步进入CPU/GPU大电流核心供电市场。其中,SD13050负责高频、高电流功率转换,SD22442负责多相协调、数字通信与动态电源管理,两者组成完整的多相VRM解决方案,可以覆盖数据中心服务器、边缘计算以及高性能SoC等应用。