作為寬禁帶半導體領域的兩大標桿材料，氮化鎵（GaN）與碳化硅（SiC）正以差異化優勢引領技術革新：前者憑借高頻高效特性在消費電子快充市場快速滲透，后者依托耐高壓高溫能力成為新能源汽車功率器件的核心選擇。這兩種第三代半導體材料各展所長——GaN通過高開關頻率與低損耗特性，在高頻應用場景中表現卓越；SiC則以高電壓耐受與寬溫域穩定性，在功率轉換領域占據優勢地位。

隨著人工智能算力需求呈指數級增長，數據中心對電源系統（PSU）提出更高功率密度、更高能效比、更強可靠性的嚴苛要求。這一趨勢正推動GaN與SiC突破原有應用邊界，共同開拓出一個極具潛力的增量市場——AI數據中心服務器電源解決方案，為第三代半導體材料開辟了全新的戰略級應用場景。

11月27日，羅姆半導體（上海）有限公司深圳分公司技術中心總經理水原徳健在媒體交流會上，深入分享了羅姆對AI服務器市場的獨到見解以及未來在該領域的戰略布局。

 

羅姆半導體（上海）有限公司深圳分公司技術中心總經理水原徳健

AI服務器市場：耗電激增催生變革需求

隨著AI服務器快速發展，耗電量呈激增態勢，全球數據中心正面臨前所未有的電力挑戰。據行業權威機構預測，到2030年，AI耗電量將激增至約1000TWh，占全球發電量的1/10，電力短缺將成社會問題。

水原徳健以網絡搜索為例介紹道，生成式AI消耗大量計算資源，相較于傳統引擎搜索，電力消耗增加約10倍。面對如此巨大的電力消耗，僅靠太陽能、風能、核能等源頭增加發電量并非長久之計，且無法無限制發電，電力保障成為AI規模化應用的關鍵瓶頸。因此，在發電量一定的情況下，降低AI設備能耗成為關鍵，半導體公司肩負重任。

AI服務器離不開AI的GPU，英偉達在GPU領域占據重要地位。其2003年推出的H100系列功耗為700瓦，今年推出的B300功耗升至1.4千瓦，而預計2027年推出的VR200系列功耗更將達到3.6千瓦。英偉達GPU呈現功率提升和開發速度加快兩大趨勢，功率從700瓦到3600瓦倍增，開發周期從兩年縮短至一年。

英偉達GPU高能量消耗帶來諸多問題。當前系統多為48伏到54伏低電壓系統，高功率GPU需增大輸出電流，導致電纜內部損耗增加、發熱量上升。以1兆瓦AI服務器為例，約需4到5噸銅線，不僅成本增加，數據中心重量和空間需求也增大，散熱和可拓展性面臨挑戰，且運營成本中電力消耗占比高達60% - 65%。

高壓系統：AI服務器發展的新方向

為改善這些問題，AI服務器通過高壓系統應對，相同功率下，電壓升高電流降低，可節省銅材。水原徳健表示，目前市場有兩個方向，一個是Open Compute Project主導的正負400伏系統，由微軟、谷歌、Meta聯盟推動；另一個是英偉達的800伏系統。中國市場上400伏和800伏系統均在開發，甚至有探討升級至1500伏系統的可能。

800伏系統優勢明顯，可擴展性強，現有系統最多做到100千瓦，800伏DC可超1兆瓦；與54伏系統相比，端到端效率提高5%，實現節能；骨干網電流降低，節省銅材并減少熱損耗。目前臺達等企業均在研發800伏系統。

以HVDC（800伏）為例，AI服務器從電網配電到框架，框架分電源單元和IT單元，中間有備用單元如BBU、CBU，當前母線電壓為48伏到54伏系統。下一代AI高壓系統中，電網基本不變，電源改變，備份單元置于電源內，母線電壓升至HVDC（正負400伏、800伏甚至1500伏）。

水原徳健指出，高壓是未來趨勢，提升AI服務器功效需從電源側提高AC/DC、DC/DC效率，以及在服務器機架提高功率密度。這對半導體廠商提出開發高效高功率密度功率半導體器件、聯合各方推進高壓技術、實現產品量產全球化QCDS體系三大要求。

羅姆優勢：多領域布局與合作共贏

羅姆在全球半導體領域優勢顯著，是全球屈指可數的同時擁有功率和模擬技術的廠商。功率器件方面，涵蓋硅、碳化硅和氮化鎵三種材料。硅產品主要有IGBT和MOSFET，根據工作頻率和功率應用于不同場景，羅姆可提供配套驅動器及AC/DC、DC/DC產品，提供整套方案。

羅姆與眾多電源設備廠商建立深度戰略伙伴關系，其EcoGaN™產品被臺達電子Innergie品牌的45W輸出AC適配器“C4 Duo”采用，雙方已締結電源系統用功率元器件戰略合作關系。此外，羅姆的EcoGaN™被村田制作所Murata Power Solutions的AI服務器電源采用，科索3.5kW輸出AC-DC電源單元“HFA/HCA系列”采用羅姆的EcoSiC™。

羅姆解決方案：針對800伏與熱插拔精準發力

在AI服務器中，電源側和服務器側對產品要求不同。電源側主要用硅或碳化硅產品，羅姆可提供全系列碳化硅產品；服務器側DC/DC分為一次側和二次側，一次側羅姆提供碳化硅和氮化鎵產品，二次側提供多種硅產品。

以IT機架電源解決方案為例，一次側應用碳化硅1200伏產品，封裝有貼片和插件兩種，導通電阻低。如Ruby機型效率達98%及以上，用碳化硅可沖擊99%效率。二次側DC/DC為低壓產品，要求開關損耗小、導通電阻低，羅姆開發的產品使功率密度達129W/in³。針對更高功率密度需求，氮化鎵可應用于高頻場景，如從100千赫茲提升到500千赫茲，硅和碳化硅難以勝任，氮化鎵可使元器件及外圍電感電容變小，功率密度提升至246W/in³。

羅姆在芯片和封裝領域持續創新。水原徳健表示，羅姆在芯片方面，SiC芯片已到第4代，第5代樣品已開始出貨，預計明年將投入批量生產，兩年后推出第6代，隨后推出第7代，研發周期縮短。第5代相比第4代導通損耗和開關損耗降低30%，更節能。封裝方面，針對電源現有封裝，推出TO-247兩個合并封裝的DOT-247和小型模塊HSDIP20，滿足不同設計需求。羅姆還與英飛凌合作，如英飛凌采用羅姆原創的DOT-247封裝，羅姆生產英飛凌的D - DPAK系列，實現互利共贏。

熱插拔是AI服務器重要需求，運轉中拔出槽位會產生瞬間浪涌電流，可能擊穿設備。熱插拔系統包含MOS、電流檢測電阻和控制器。羅姆MOSFET產品“RY7P250BM”的SOA（安全工作領域）范圍寬，便于客戶設計和使用；導通電阻低，可承載大電流，在AI市場應用良好，還被全球知名云平臺企業認證為推薦器件。此外，羅姆還在開發熱插板控制IC，其電阻產品也具有優勢，如貼片產品尺寸多樣，SOA范圍寬、導通電阻低。

總結

作為全球屈指可數的同時擁有SiC、GaN、Si及LSI業務的半導體制造商，羅姆通過與全球頭部企業建立的合作伙伴關系，致力于為AI服務器市場貢獻力量。

“羅姆可以提供的產品不僅包括以高功率效率和高功率密度助力降低功耗的SiC、GaN產品，還包括適用于HSC的Si MOSFET、隔離型柵極驅動器和電源IC等外圍元器件，可滿足最新AI服務器的多樣化需求。”水原徳健表示，羅姆期望憑借功率元器件×模擬技術助力滿足AI服務器的高電壓趨勢與節能化需求，為實現應用AI技術的豐富多彩的未來社會貢獻力量！