這場由人工智能驅(qū)動的電力革命，正重塑從芯片到電網(wǎng)的整個供電體系。

英飛凌最新白皮書提出七大關鍵預測，描繪了AI供電的未來圖景：未來十年，單顆處理器負載電流將達到10,000安培，是當前水平的10倍；電源架功率等級將突破100千瓦；AI服務器機架功耗將突破1兆瓦；數(shù)據(jù)中心功耗需求將邁向吉瓦級規(guī)模......

該公司電源與傳感器系統(tǒng)事業(yè)部總裁Adam White指出，自2022年底ChatGPT發(fā)布以來，AI技術的指數(shù)級增長帶來了前所未有的功率需求挑戰(zhàn)，迫使行業(yè)不斷突破創(chuàng)新邊界。

這些預測涵蓋了從垂直供電技術到直流微電網(wǎng)的全方位變革，將對數(shù)據(jù)中心運營商、設備制造商和投資者產(chǎn)生深遠影響。隨著AI工作負載的持續(xù)增長，傳統(tǒng)的48V供電架構(gòu)將被高壓直流系統(tǒng)取代，而可再生能源的整合也將成為滿足龐大能耗需求的關鍵。

預測一：垂直供電將主導未來處理器架構(gòu)

英飛凌預測，垂直供電將成為現(xiàn)代處理器的關鍵技術。

白皮書指出，GPU和TPU采用最先進工藝制程（如臺積電N4P），通過多片硅片集成突破單一制程限制。隨著芯片尺寸增大、供電電壓降至約0.4V，總電流消耗預計十年內(nèi)攀升至10,000安培。傳統(tǒng)橫向供電方式在如此高電流下占用空間龐大且損耗顯著，電能將通過主板垂直傳遞至處理器背面。

英飛凌提供從分立功率級到四相垂直功率模塊的完整產(chǎn)品組合，第三代產(chǎn)品電流密度已達2A/mm2。公司將OptiMOS? 7系列低壓硅基MOSFET技術與芯片嵌入封裝技術及專利3D集成工藝相結(jié)合，在垂直供電方案中實現(xiàn)前所未有的功率密度。

預測二：高壓直流供電架構(gòu)將取代48V生態(tài)

當單機架功率突破1兆瓦時，系統(tǒng)架構(gòu)必須從48V生態(tài)轉(zhuǎn)向800V或±400V高壓直流供電。這一轉(zhuǎn)變預計在單機架功率達到200-250千瓦時出現(xiàn)，此時48V總線母排需承載4100-5200A電流。

未來服務器主板將直接運行于800V或±400V電壓下，需要引入電子保險絲、熱插拔功能等新模塊。英飛凌基于XDP? XDP70x熱插拔控制器與CoolSiC? JFET技術的解決方案，能夠?qū)崿F(xiàn)受控預充電并在異常時快速斷開連接。

公司開發(fā)的6千瓦800V→12V演示板功率密度超過2300W/in3，峰值效率達97.4%，滿載效率為96.6%。

預測三：AI機架功耗步入兆瓦時代

白皮書指出，訓練萬億級參數(shù)AI模型需要數(shù)千顆GPU集成在同一臺機器中同步運行。由于IT機架內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸速率遠高于機架之間，行業(yè)趨勢是在單個IT機架內(nèi)集成更多GPU。當單個機架集成多達72臺刀片服務器時，IT機架總功率將在十年內(nèi)突破1兆瓦。

在如此高功率水平下，機架內(nèi)部空間成為主要物理限制。AI機架將更專注于IT負載與高速通信功能，電源模塊、電池備用儲能單元等附加功能將遷移至側(cè)柜或輔助機架。

預測四：電源架功率等級將突破100千瓦

當IT機架功率接近100千瓦時，基于單相交流輸入的12千瓦PSU可升級并保持1U緊湊尺寸。每個電源架可容納6個電源模塊（72千瓦），每個機架最多配置8個電源架，為邁向1兆瓦IT機架奠定基礎。

英飛凌在12千瓦PSU演示板中采用多電平架構(gòu)，高壓部分使用400V CoolSiC? MOSFET，次級側(cè)采用80V CoolGaN? HEMT。當單個IT機架功率提升至1兆瓦時，數(shù)據(jù)中心將從單相PSU轉(zhuǎn)向三相PSU，直接接入400V AC或480V AC三相交流電網(wǎng)。

預測五：新一代數(shù)據(jù)中心功率需求邁向吉瓦級

現(xiàn)代GPU功耗不斷攀升和AI計算節(jié)點密集部署，使新建數(shù)據(jù)中心用電需求已達數(shù)百兆瓦級別。未來幾年將出現(xiàn)專門的"AI工廠"，在同一數(shù)據(jù)中心園區(qū)內(nèi)用電量將達到吉瓦級，甚至超過數(shù)吉瓦。多家超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心運營商已發(fā)布相關建設計劃。

英飛凌提供覆蓋400V至3.3kV各類封裝的CoolSiC? MOSFET、CoolSiC? JFET保護電路，以及80V至650V超高速開關GaN HEMT，確保吉瓦級數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)無障礙穩(wěn)定運行。

預測六：配電系統(tǒng)將轉(zhuǎn)向直流微電網(wǎng)

當功率需求逼近吉瓦級時，必須建立全新配電基礎設施。直流微電網(wǎng)被認為是最有潛力塑造未來AI數(shù)據(jù)中心的架構(gòu)方案，電能由中壓交流電網(wǎng)（10-35kV）直接集中生成，以高壓直流形式分配，消除傳統(tǒng)AC-DC電源模塊。

固態(tài)變壓器（SST）技術將發(fā)揮關鍵作用，能夠直接從10kV-35kV中壓交流電網(wǎng)接收電能，提供穩(wěn)定可調(diào)的高壓直流配電。每臺固態(tài)變壓器輸出功率預計可達2-10兆瓦。英飛凌為此類應用提供廣博的CoolSiC? MOSFET和IGBT產(chǎn)品組合（電壓范圍覆蓋750V-3300V）。

預測七：可再生能源成為AI發(fā)展關鍵約束

根據(jù)國際能源署預測，AI是未來十年全球電力需求增長的三大驅(qū)動因素之一。全球數(shù)據(jù)中心所使用電力中，來自可再生能源的比例正逼近50%。要支撐下一輪AI爆發(fā)式增長，電力必須以可持續(xù)方式獲取。

英飛凌預計：

1. AI數(shù)據(jù)中心必須采用可再生能源擺脫對化石燃料的依賴，支持1吉瓦級數(shù)據(jù)中心運行約需8平方公里太陽能電場

2. 核電和小型核反應堆未來將穩(wěn)定供應零碳能源

3. 盡管非可再生能源仍將發(fā)揮作用，但全球趨勢聚焦于推動數(shù)據(jù)中心低碳化