文章核心观点 - 人工智能技术的指数级增长正驱动一场电力革命，对从芯片到电网的整个供电体系提出前所未有的挑战并推动其变革 [3][4] - 英飞凌发布白皮书，对未来十年AI供电体系的发展做出七大关键预测，描绘了从处理器架构到数据中心能源供给的全面演进图景 [3][4] 预测一：垂直供电将主导未来处理器架构 - 垂直供电将成为现代处理器的关键技术，以应对芯片尺寸增大、供电电压降至约0.4V带来的高电流挑战 [5][6] - 未来十年，单颗处理器负载电流预计将攀升至10,000安培，是当前水平的10倍 [2][3][6] - 传统横向供电方式在高电流下空间占用大且损耗显著，未来电能将通过主板垂直传递至处理器背面 [6] - 公司提供完整产品组合，其第三代垂直功率模块电流密度已达2A/mm²，并通过结合多项技术实现前所未有的功率密度 [9] 预测二：高压直流供电架构将取代48V生态 - 当单机架功率突破1兆瓦时，系统架构必须从48V转向800V或±400V高压直流供电 [11][12] - 这一转变预计在单机架功率达到200-250千瓦时出现，此时48V总线母排需承载4100-5200A电流 [12] - 未来服务器主板将直接运行于高压直流下，需要引入电子保险丝、热插拔等新模块 [12] - 公司开发的6千瓦800V→12V演示板功率密度超过2300W/in³，峰值效率达97.4% [14] 预测三：AI机架功耗步入兆瓦时代 - 训练万亿级参数AI模型需要数千颗GPU集成同步运行，行业趋势是在单个IT机架内集成更多GPU [15][16] - 当单个机架集成多达72台刀片服务器时，IT机架总功率将在十年内突破1兆瓦 [16] - 在高功率水平下，机架内部空间成为主要限制，电源模块、电池备用单元等附加功能将迁移至侧柜或辅助机架 [16] 预测四：电源架功率等级将突破100千瓦 - 当IT机架功率接近100千瓦时，基于单相交流输入的12千瓦PSU可升级并保持1U紧凑尺寸 [18][19] - 每个电源架可容纳6个电源模块（72千瓦），每个机架最多配置8个电源架，为迈向1兆瓦IT机架奠定基础 [19] - 当单个IT机架功率提升至1兆瓦时，数据中心将从单相PSU转向三相PSU，直接接入400V AC或480V AC三相交流电网 [19] 预测五：新一代数据中心功率需求迈向吉瓦级 - 现代GPU功耗攀升和AI计算节点密集部署，使新建数据中心用电需求已达数百兆瓦级别 [21][22] - 未来将出现专门的“AI工厂”，在同一数据中心园区内用电量将达到吉瓦级，甚至超过数吉瓦 [22] - 公司提供覆盖400V至3.3kV的宽禁带半导体产品组合，以确保吉瓦级数据中心的稳定运行 [22] 预测六：配电系统将转向直流微电网 - 当功率需求逼近吉瓦级时，必须建立全新配电基础设施，直流微电网被认为是最有潜力的未来架构 [23][24] - 该架构下，电能由中压交流电网（10-35kV）直接集中生成，以高压直流形式分配，消除传统AC-DC电源模块 [24] - 固态变压器技术将发挥关键作用，每台输出功率预计可达2-10兆瓦 [24] 预测七：可再生能源成为AI发展关键约束 - AI是未来十年全球电力需求增长的三大驱动因素之一，全球数据中心所用电力中可再生能源比例正逼近50% [26][27] - AI数据中心必须采用可再生能源，支持1吉瓦级数据中心运行约需8平方公里太阳能电场 [28] - 核电和小型核反应堆未来将稳定供应零碳能源，全球趋势聚焦于推动数据中心低碳化 [29]

文章核心观点 - 人工智能技术的指数级增长正驱动前所未有的电力需求，迫使供电体系从芯片到电网进行全方位变革，垂直供电、高压直流架构、兆瓦级机架、吉瓦级数据中心、直流微电网及可再生能源整合将成为关键发展趋势 [1] 预测一：垂直供电将主导未来处理器架构 - 垂直供电将成为现代处理器的关键技术，以应对GPU/TPU采用先进制程（如台积电N4P）及芯片尺寸增大带来的挑战 [2] - 随着供电电压降至约0.4V，处理器总电流消耗预计在十年内攀升至10,000安培，是当前水平的10倍 [1][2] - 传统横向供电在高电流下空间占用大且损耗显著，未来电能将通过主板垂直传递至处理器背面 [2] - 公司提供完整垂直供电产品组合，其第三代产品电流密度已达2A/mm²，并通过结合OptiMOS™ 7系列低压硅基MOSFET、芯片嵌入封装及专利3D集成工艺实现前所未有的功率密度 [5] 预测二：高压直流供电架构将取代48V生态 - 当单机架功率突破1兆瓦时，系统架构必须从48V转向800V或±400V高压直流供电，这一转变预计在单机架功率达到200-250千瓦时出现 [7] - 在200-250千瓦功率下，48V总线母排需承载4100-5200A电流，未来服务器主板将直接运行于800V或±400V电压下 [7] - 新架构需要引入电子保险丝、热插拔功能等新模块，公司基于XDP™ XDP70x热插拔控制器与CoolSiC™ JFET技术的解决方案可实现受控预充电与快速断开连接 [7] - 公司开发的6千瓦800V→12V演示板功率密度超过2300W/in³，峰值效率达97.4%，满载效率为96.6% [9] 预测三：AI机架功耗步入兆瓦时代 - 训练万亿级参数AI模型需要数千颗GPU集成在同一机器中同步运行，行业趋势是在单个IT机架内集成更多GPU以提升内部数据传输速率 [10] - 当单个机架集成多达72台刀片服务器时，IT机架总功率将在十年内突破1兆瓦 [10] - 在高功率水平下，机架内部空间成为主要物理限制，电源模块、电池备用储能单元等附加功能将迁移至侧柜或辅助机架，使AI机架更专注于IT负载与高速通信功能 [10] 预测四：电源架功率等级将突破100千瓦 - 当IT机架功率接近100千瓦时，基于单相交流输入的12千瓦PSU可升级并保持1U紧凑尺寸，每个电源架可容纳6个电源模块（72千瓦） [12] - 每个机架最多可配置8个电源架，为迈向1兆瓦IT机架奠定基础 [12] - 公司在12千瓦PSU演示板中采用多电平架构，高压部分使用400V CoolSiC™ MOSFET，次级侧采用80V CoolGaN™ HEMT [12] - 当单个IT机架功率提升至1兆瓦时，数据中心将从单相PSU转向三相PSU，直接接入400V AC或480V AC三相交流电网 [12] 预测五：新一代数据中心功率需求迈向吉瓦级 - 现代GPU功耗攀升和AI计算节点密集部署，使新建数据中心用电需求已达数百兆瓦级别 [14] - 未来几年将出现专门的“AI工厂”，在同一数据中心园区内用电量将达到吉瓦级，甚至超过数吉瓦，多家超大规模数据中心运营商已发布相关建设计划 [14] - 公司提供覆盖400V至3.3kV各类封装的CoolSiC™ MOSFET、CoolSiC™ JFET保护电路，以及80V至650V超高速开关GaN HEMT，以支持吉瓦级数据中心稳定运行 [15] 预测六：配电系统将转向直流微电网 - 当功率需求逼近吉瓦级时，必须建立全新配电基础设施，直流微电网被认为是最有潜力塑造未来AI数据中心的架构方案 [16] - 该方案下，电能由中压交流电网（10-35kV）直接集中生成，以高压直流形式分配，可消除传统AC-DC电源模块 [16] - 固态变压器（SST）技术将发挥关键作用，能够直接从10kV-35kV中压交流电网接收电能，提供稳定可调的高压直流配电，每台固态变压器输出功率预计可达2-10兆瓦 [16] - 公司为此类应用提供广博的CoolSiC™ MOSFET和IGBT产品组合，电压范围覆盖750V-3300V [16] 预测七：可再生能源成为AI发展关键约束 - 根据国际能源署预测，AI是未来十年全球电力需求增长的三大驱动因素之一 [18] - 全球数据中心所使用电力中，来自可再生能源的比例正逼近50%，要支撑下一轮AI爆发式增长，电力必须以可持续方式获取 [18] - AI数据中心必须采用可再生能源摆脱对化石燃料的依赖，支持1吉瓦级数据中心运行约需8平方公里太阳能电场 [19] - 核电和小型核反应堆未来将稳定供应零碳能源，尽管非可再生能源仍将发挥作用，但全球趋势聚焦于推动数据中心低碳化 [19]

行业技术趋势与展会动态 - PCIM Europe 2025展会在德国顺利举办，汇聚了英飞凌、博世、Wolfspeed、罗姆半导体等SiC行业领军企业[1] - “行家说三代半”将于5月15日在上海举办“电动交通&数字能源SiC技术应用及供应链升级大会”，三菱电机、意法半导体、Wolfspeed、三安半导体等企业将公布最新成果[1] 英飞凌技术创新 - 推出全新CoolSiC™ JFET系列，拥有极低的导通损耗，其第一代产品R DS(ON)最低值为1.5mΩ（750V）/2.3mΩ（1200V）[3] - 展示基于沟槽的SiC超结技术概念，可将导通电阻提高高达40%，使主逆变器电流容量提高高达25%[4] - 推出CoolSiC MOSFET 750V G2技术，R DS(on)值为4和7 mΩ，有助于降低硬开关和软开关拓扑中的开关损耗[5] - CoolSiC 750V G2技术符合汽车级AECQ101标准和工业级JEDEC标准，表现出优异的开关性能和可靠性[6] 意法半导体与博世产品进展 - 意法半导体展示了碳化硅分立器件及ACEPACK系列功率模块，其模块实现了极低的单位面积导通电阻和卓越的开关性能[7][9] - 博世带来750V&1200V SiC沟槽MOSFET等产品，其牵引逆变器冷却器上的SiC功率模块在400V时电流高达800 ARMS，在800V时电流高达700 ARMS[10][11] Wolfspeed与罗姆半导体技术展示 - Wolfspeed展示了第四代碳化硅技术平台及与NXP合作的800V电动汽车牵引逆变器，该逆变器采用YM3 Six-Pack电源模块，最高规格达1200V/650A[12][14] - 罗姆半导体重点展示与合作伙伴的参考项目，包括采用TRCDRIVE pack™的逆变器单元和适用于OBC的全新EcoSiC™模压功率模块[15][16] 三菱电机与芯联集成产品突破 - 三菱电机推出“全SiC SLIMDIP”和“混合SiC SLIMDIP”两款新品，与现有Si产品相比，“全SiC”可将功率损耗降低约79%，“混合SiC”可降低约47%[18][20] - 芯联集成成为亚洲SiC MOSFET出货量居前的制造基地，已实现平面型SiC MOSFET产品两年迭代3代，且8英寸SiC MOSFET已实现工程批下线，预计2025年下半年量产[21][23] 三安半导体与芯聚能业务进展 - 三安半导体8英寸车规级N型SiC衬底已完成研发并实现量产，已实现小批量出货；其SiC MOSFET推出第二代产品，Ronsp更低，效率更高[24] - 三安半导体SiC芯片/器件已累计出货超3亿颗，服务于全球超800家客户[26] - 芯聚能半导体V5系列模块已定点6家车厂10个项目，涵盖400V-1000V整车平台，年内出货将超1万个，预计各车型量产后全年订货量将超V2系列[27][29] 基本半导体与士兰微电子新品发布 - 基本半导体发布新一代碳化硅MOSFET系列新品，包括面向电动汽车主驱的1200V/13.5mΩ、750V/10.5mΩ系列，以及面向光伏储能的1200V/40mΩ系列[30][32] - 士兰微电子针对汽车领域推出B3G SiC模块，典型R DS(on)值为1.7mΩ @25℃，V DSS达1200V，具有高电流密度和高阻断电压等级[34][36] 威世科技与瞻芯电子解决方案 - 威世科技展示的参考设计中，其元器件占BOM的70%以上，包括22 kW双向800V至800V功率转换器等方案[37] - 瞻芯电子展示650V~3300V各种封装的SiC MOSFET和SiC SBD产品，以及20 KW三相PFC电路、11 KW三相EV空调压缩机逆变器等应用案例[38][40] 中车时代与扬杰科技合作与产品 - 中车时代半导体发布应用沟槽栅技术的SiC MOSFET晶圆（1200V/10mΩ），并与罗杰斯公司签署功率模块领域的战略合作协议[41][43] - 扬杰科技展示自主研发的IGBT、SiC、Mosfet及功率模块新品，可应用于新能源汽车主驱逆变器、充电桩DC/DC转换器、OBC等关键部件[44][46] 飞锃半导体与利普思半导体模块技术 - 飞锃半导体推出1200V/2mΩ SiC MOSFET DCM模块及1200V/7mΩ TPAK器件，其X2PAK顶部散热封装与SMPD半桥封装已通过客户验证[47][49][52] - 利普思半导体HPD SiC 1200V 400A-800A模块系列已批量应用于新能源乘用车800V高压平台电机控制器和商用车650A大功率电驱系统[53][55] 派恩杰与安世半导体技术规划 - 派恩杰半导体主营碳化硅MOSFET、SBD等产品，其碳化硅MOSFET与SBD产品均通过AEC-Q101车规级测试认证[56][58] - 安世半导体推出汽车级1200V碳化硅MOSFET，导通电阻分别为30、40和60mΩ，在25°C至175°C工作温度范围内RDS(on)标称值仅增加38%[60][62] - 安世半导体计划于2025年推出符合汽车标准的17mΩ和80mΩ SiC MOSFET版本[63] 瑞能半导体与悉智科技封装创新 - 瑞能半导体采用TSPAK封装的碳化硅MOSFET，其顶部冷却技术可将结至环境热阻降低高达16%，TSPAK MOSFET额定电压范围为650V至1700V[64][66] - 悉智科技SiC APM2主驱功率模块系统回路电感<15nH，模块回路电感<7nH，采用Rohm第四代SiC芯片，已量产交付国内某高端品牌超过6万颗模块[67][69] 材料与模块技术前沿 - 浙江晶瑞展示8英寸导电型碳化硅衬底，其微管密度<0.05ea/cm²，位错密度TSD<10ea/cm²，BPD<300ea/cm²[70][72] - Power Integrations发布适用于1700V InnoSwitch3-AQ反激式DC-DC转换器IC的五款800V汽车电源参考设计，可提供高达120W的功率[73][75] - Vincotech的SiC模块产品组合涵盖650V至2.xkV电压范围，针对1500 Vdc应用优化，可实现150V/ns以上的高dv/dt转换率[76][78] - Diamond Foundry推出世界上首个利用单晶金刚石作为热管理基板的SiC模块，电压等级1200V，典型导通电阻2.67mΩ，最高工作温度达200°C[89]