【導讀】生成式 AI 帶動算力功耗快速上漲，AI 服務器單機架功耗大幅提升，傳統供電架構面臨能效、功率密度與高壓保護多重挑戰。東芝推出新一代功率半導體產品，包含 SiC MOSFET、低壓 MOSFET 以及 eFuse 電子保險絲，覆蓋 AI 服務器電源全鏈路，解決數據中心供電設計痛點。
生成式AI的快速擴張正在重塑數據中心的電力基礎設施格局。當單臺AI服務器功耗突破10kW、單機架功耗從傳統的15kW向100kW甚至兆瓦級邁進時，傳統48V架構在傳輸損耗和銅損方面面臨顯著挑戰。
工程師不得不面對以下難題：
· 嚴苛的能效要求：AI服務器需7×24小時高負載運轉，電源轉換效率每提升0.1個百分點，都可以顯著降低數據中心的運營成本。
· 功率密度的嚴峻挑戰：在有限的機架空間內集成更多算力，要求電源模塊在更小的PCB占位面積內實現更高功率密度，同時優化散熱性能，以應對高壓/大電流工況下的長期溫升挑戰。
· 系統可靠性與保護：面對800V高壓母線熱插拔時的浪涌電流沖擊，以及負載跳變引發的電壓過沖，如何確保后端昂貴的GPU不被損壞，是系統設計的生命線。這要求功率器件不僅導通損耗要低，更需具備快速、精準的故障隔離能力。
面對AI服務器持續攀升的功率需求和高密度部署趨勢，東芝推出了新一代功率半導體產品，涵蓋從高壓側的SiC MOSFET到低壓側的U-MOS11-H系列，可廣泛應用于PFC、LLC、DC-DC以及電池備份等關鍵電源環節。通過提升電源轉換效率和功率密度，幫助客戶釋放更多機架空間，為AI算力擴展創造更大價值。
1200V溝槽柵SiC MOSFET：HVDC架構的核心利器
在AI服務器的電源架中，AC-DC整流和高壓DC-DC轉換環節通常面臨高電壓、大電流的工況，對器件的導通損耗和開關損耗極為敏感，東芝推出的TW007D120E 1200V SiC MOSFET具有低導通電阻，可以幫助工程師實現更高功率密度的電源設計。
TW007D120E產品規格表
核心技術優勢
· 低導通電阻與低RDS(ON)×Qgd：采用專有溝槽柵結構，單位面積導通電阻較上一代TW015Z120C降低約58%，品質因數RDS(ON)×Qgd改善約52%。這意味著在相同封裝內可降低導通損耗，或在同等損耗目標下采用更小芯片，為模塊功率密度提升留出空間。
· 高效散熱封裝：采用支持頂部散熱的QDPAK封裝，有助于實現更高的功率密度和提升功率級的熱性能。
新產品TW007D120E和現有產品TW015Z120C對比表
板級配電與熱插拔：小型化與精準保護的平衡
隨著供電架構向48V母線演進，主板上的DC-DC轉換及負載點（POL）供電變得尤為關鍵。東芝新一代80V N溝道功率MOSFET TPM1R408RH以低導通損耗與高可靠性，為數據中心構建高能效配電鏈路提供了關鍵器件保障。
核心技術優勢
· 超低導通電阻：采用優化的器件結構，TPM1R408RH實現了1.4mΩ（Max.）的低導通電阻。與現有產品TPM1R908QM相比，導通電阻降低了約26%。同時，實現了改善RDS(ON)與Qg之間的平衡，相較于TPM1R908QM，FOM約降低45%。
· 小型化封裝：采用新型SOP Advance（E）封裝，與東芝現有的SOP Advance（N）封裝相比，封裝電阻約降低65%，熱阻約降低15%。通過抑制發熱并改善散熱性能，該封裝支持更高輸出功率和更緊湊的電源設計。
· 低EMI特性：可抑制開關過程中在漏極與源極之間產生的尖峰電壓，有助于降低開關電源中的EMI。
新產品TPM1R408RH和現有產品TPM1R908QM對比表
TPM1R408RH產品規格表
系統級防護：eFuse電子保險絲的精準守護
AI服務器中集成了大量的GPU、CPU和DDR5內存，這些精密器件對電壓波動極為敏感。傳統的物理保險絲響應速度慢、無法復位，難以滿足現代數據中心的需求。東芝eFuse電子保險絲／熔斷器IC擁有多樣化的產品陣容，集成了許多高精度和快速響應的功能模塊，能夠在短時間內自主切斷或鉗制故障能量，可恢復、可配置、高可靠的“電子屏障”。
東芝eFuse電子保險絲／熔斷器IC產品陣容
核心技術優勢
· 快速短路保護：短路發生后，在150ns（Typ.）內快速切斷電流。
· 具有過壓鉗位電壓：根據系統電壓設置以防止對負載施加過電壓。
· 高精度過電流保護：保持輸出電流以防止其超過過電流限制（ILIMIT）的功能。
總結：全鏈路賦能AI基礎設施
東芝憑借先進的功率半導體技術，為AI服務器電源提供高效率、低損耗的MOSFET，幫助客戶提升能源利用率，降低數據中心整體運營成本。面向未來，東芝還將繼續深耕硅（Si）、碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）三大功率技術平臺，以更完整的產品組合賦能AI基礎設施建設。
結論
針對AI數據中心高功耗、高密度、高可靠的核心需求，東芝通過全品類功率半導體產品矩陣，針對性解決了傳統供電架構的損耗、散熱與安全短板。其中，全新1200V溝槽柵SiC MOSFET大幅降低高壓工況下的開關與導通損耗，適配高壓直流供電架構；新一代80V功率MOSFET兼顧小型化、低損耗與優異散熱性能，優化板級配電效率；高速響應的eFuse電子保險絲，則實現了精密元器件的快速故障防護，筑牢系統運行安全防線。
