重磅！英伟达800V高压直流架构革新AI数据中心，三大功率GaN大厂新品揭秘

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GaN作为一种性能优异的宽禁带半导体材料，近年来在功率半导体市场备受关注，从消费电子快充领域崛起，到如今的AI服务器、人形机器人等新兴市场应用，氮化镓器件正在显示强大的发展潜力。最近两家大厂在氮化镓领域新动态引发了业界的关注。5月21日，纳微半导体美股盘后上涨了超202%，导致股价上涨的最重要原因之一是英飞凌和纳微结成的战略合作，5月20日，英伟达与纳微宣布构建合作伙伴关系，开发基于全新架构的下一代电源系统，该系统采用800 V高压直流 (HVDC) 集中发电技术。7月3日，国产GaN龙头企业英诺赛科股价表现强劲，涨超11%。6月30日，英诺赛科发布公告，其最大基石投资者意法半导体（STM）原禁售期于6月29日到期后，已书面承诺未来12个月内不减持任何股份。除基石投资者外，资本市场中的多家机构投资者同样看好英诺赛科的发展前景。7月8日，英诺赛科确认，公司将进一步提升8英寸（200nm）产能，预计年底将从1.3万片/月扩产至2万片/月。TrendForce集邦咨询最新报告《2024全球GaN Power Device市场分析报告》显示， 2023年全球GaN功率元件市场规模约2.71亿美元，至2030年有望上升至43.76亿美元，CAGR（复合年增长率）高达49%。在AI数据中心电源领域、纳微、英飞凌、英诺赛科推出了哪些新款产品？本文根据其性能优势和架构特色进行详细介绍。

GaN+SiC！纳微全球首发97.8%超高效12kW AI服务器电源

5月21日，美国功率半导体企业纳微半导体宣布，推出专为超大规模AI数据中心设计的最新12kW量产电源参考设计，可以适配功率密度达120kW的高功率服务器机架。


图1：纳微12kW量产电源 来自纳微半导体微信
这款产品的特别之处，在于12kW电源遵循ORv3规范及开放计算项目（OCP）标准，采用第三代快速碳化硅MOSFET和新型IntelliWeave数字技术，以及配置于三相交错TP-PFC和FB-LLC拓扑结构中的高功率 GaNSafe氮化镓功率芯片，以极简元件布局实现最高效率与性能。在关键的技术上，纳微12kW电源中采用的三相交错TP-PFC拓扑由采用“沟槽辅助平面栅” 技术的第三代快速碳化硅MOSFET驱动。三相交错FB-LLC拓扑由纳微半导体的高功率旗舰——第四代GaNSafe氮化镓功率芯片驱动，其集成了控制、驱动、感测以及关键的保护功能，使其在高功率应用中具备了前所未有的可靠性和鲁棒性。该电源的尺寸为790×73.5×40mm，输入电压范围180–305VAC，输出最高电压为50VDC。当输入电压高于207VAC 时输出12kW功率，低于该阈值时输出10kW。其配备主动均流功能及过流、过压、欠压、过热保护机制，可在-5至45℃温度范围内正常运行，12kW负载下保持时间达20ms，浪涌电流为稳态电流3倍（持续时间<20ms），采用内部风扇散热。NVIDIA推出的下一代800V HVDC架构，旨在为未来AI的计算负载提供高效、可扩展的电力传输能力，实现更高可靠性、更优效率并简化基础设施设计。英伟达在下一代800V HVDC架构采用纳微半导体的GaNFast氮化镓和GeneSiC碳化硅技术开发。在二次侧DC-DC变换领域，纳微半导体推出80-120V的中压氮化镓功率器件，专为输出48V-54V的AI数据中心电源优化设计，可实现高速、高效、低占板面积的功率转换。据悉，早在2023年，纳微率先制定了“AI数据中心电源技术路线图”，聚焦下一代AI数据中心的电力传输。该路线图推出的第一款方案是高速高效的CRPS 2.7kW电源，其功率密度是传统方案的2倍，能量损耗降低了30%。2024年11月，纳微发布了全球首款由氮化镓和碳化硅混合设计的8.5kW AI数据中心电源，效率可达98%，符合开放计算项目（OCP）和Open Rack v3（ORv3）规范。2025年7月2日，纳微半导体（Navitas）宣布，与力积电建立战略合作伙伴关系，将采用力积电8寸0.18微米制程生产氮化镓（GaN）产品。

英飞凌公布BBU发展蓝图，12KW BBU电源功率密度为业界水平4倍

5月2日，英飞凌官方消息显示，英飞凌携手NVIDIA正在开发采用集中式电源供电的800 V高压直流（HVDC）架构所需的下一代电源系统。新的系统架构将显著提升数据中心的电源传输效率，并且能够在服务器主板上直接进行电源转换进而提供给AI芯片（GPU）。

图2：英飞凌AI数据中心产品展示
英飞凌提供2025年初，英飞凌正式揭晓了其针对人工智能（AI）数据中心系统所设计的电池备份单元（BBU）的发展蓝图。这一蓝图覆盖了从4 kW到5.5kW，直至全球首创的12kW BBU电源解决方案，标志着英飞凌在AI数据中心供电技术上的重大突破。在5.5kW BBU产品中，英飞凌采用了其独有的拓扑结构，并融合了硅（Si）与氮化镓（GaN）技术，这一创新设计使得BBU能够实现超高的效率以及高功率密度。而更令人瞩目的是，其12kW BBU系统通过集成多张4kW电源转换卡，使得功率密度远超业界平均水平，达到了四倍之多。


图3 英飞凌300mm GaN技术
  英飞凌提供7月3日，英飞凌宣布公司已能够在12英寸（300mm）晶圆上生产GaN芯片，该技术为世界首创，希望满足高能耗人工智能（AI）数据中心和电动汽车中使用的功率半导体快速增长的需求。该公司表示，使用更大尺寸的GaN晶圆生产芯片将更加高效，12英寸可以容纳的GaN芯片数量是8英寸（直径200mm）晶圆的2.3倍。英飞凌电源与传感器系统总裁Adam White表示，首批样品将于2025年第四季度向客户提供。英飞凌有望扩大客户群体，并进一步巩固其作为领先氮化镓巨头的地位。

英诺赛科推出4.2KW GaN器件，96.8%高能效，服务国产AI服务器厂商

随着 AI 服务器的市场规模不断扩大，其核心处理器，包括 CPU、GPU、NPU、ASIC、FPGA等，以及内存、网络通信等芯片元器件的性能和功耗水平都在提升。通用服务器原来只需要2颗800W服务器电源，但是AI服务器需求提升为4颗1800W高功率电源。由于CPU和GPU的功率不断攀升，传统的12V供电架构无法满足高效传输需求，48V供电系统逐渐成为主流。英诺赛科推出100V增强型GaN功率器件INN100EA035A，采用双面散热封装，显著提升功率密度和效率，适用于AI服务器和48V基础设施的高效能源转换。该器件在48V/25A条件下稳态损耗减少35%以上，系统级效率可达98%。针对数据中心的前端输入侧——服务器电源PSU （PFC/LLC）1kW-4kW AC/DC环节，英诺赛科带来多款氮化镓服务器电源解决方案，分别是1KW 48V-12V LLC、3.6KW CCM TTP PFC，4.2KW PSU案例。此前，英诺赛科推出2KW PSU参考设计，采用图腾柱无桥PFC+LLC结构，效率高达96.5%，体积仅为185*65*35(mm³)，完美符合 80 Plus 钛金级能效。英诺赛科展示的4.2KW PSU参考设计，采用图腾柱无桥PFC+LLC结构，效率高达96.8%，体积仅为185*659*37(mm³)，适合数据中心、通信PSU和服务器电源的能效要求。据悉，英诺赛科的氮化镓服务器电源解决方案已经进入长城、浪潮等大厂的供应链。