标签: 服务器

编者按 今年初，随着DeepSeek的横空出世，从地方政府、央企国企到金融、汽车等重点行业，掀起了一股本地化部署的热潮。实现本地部署的首要步骤是采购服务器并搭建配套硬件设施，其中大多数中小企业客户出于成本考量，普遍采用单机或双机配置运行DeepSeek模型。 这一波算力需求的迅猛增长，使得作为服务器主板核心元器件的一体成型电感迎来了关键的技术升级窗口期，相关生产工艺和设备需求既面临着严峻挑战，也孕育着重大机遇。本文将深入探讨一体成型电感在服务器领域的性能参数要求、材料与工艺的创新方向，以及生产设备的技术突破点，为行业同仁提供具有前瞻性的技术参考和实践指引。 一、服务器一体成型电感的参数及性能要求 一体成型电感作为服务器电源模块中的核心组件，其性能直接关系到电源转换效率、系统稳定性以及整体运行的可靠性。因此，对于服务器一体成型电感的参数要求极为严格，这些参数不仅决定了电感器自身的性能表现，还对整个服务器系统的运行状态产生深远影响。 Q：对于服务器主板用一体成型电感，主要关注哪些参数呢？ 麦格米特： 对于一体成型电感，主要关注的参数包括电感量、体积和电流承载能力。随着功率的提升，电流相应增大，因此在保持小体积的同时，需确保电感具备较大的电感量和足够的电流承载能力。 一体成型电感的散热性能通常较好，因其绕组匝数较少，且外部结构为实心，能够有效传导热量。芯片电感是从一体成型电感工艺演变而来，从传统的绕组后模压工艺发展到铜铁共烧工艺，目的是在保持相同电感量的前提下减小体积，同时满足整机芯片功率和功耗增加的需求，即在体积受限的情况下实现更大的电流承载能力。 铂科： 主要关注的还是可靠性，AI服务器相对价值比较高，稳定性要求非常高，所以对电感器件的可靠性要求非常高，不能因为一个电感造成整个板子不能用。 对于服务器主板所使用的一体成型电感，其关键参数主要包括感量和直流偏置等。但最终效率是电感核心指标，而效率又与磁导率、损耗、饱和以及直流电阻（DCR）密切相关。通常情况下，磁导率越高，电感的性能表现越佳，但高的磁导率可能会导致电感饱和电流差。因此，未来的重点在于寻找兼具高磁导率、高饱和和低损耗的材料。 田村： 主要关注哪些参数有以下几点： 1）基本电气性能：感值（±5%精度@额定电流）；多相电饱和电流（Isat）≥标称电流的130%；直流电阻（DCR）0.5mΩ（@1A）；降低导通损耗，提升能效（95%）。 2）高频特性：自谐振频率（SRF）3GHz（PCIe 6.0要求）； 抑制GHz级噪声（如DDR5/PCIe信号）；插入损耗（@高频）≤1.5dB（@2400MHz）确保信号完整性。 3）热管理：热阻（θJA）≤6℃/W（10mm² PCB散热），125℃环境稳定运行； 温度循环稳定性：1000次循环后感值漂移5%（-55℃~125℃），长期可靠性保障 。 4）机械可靠性：尺寸公差±0.05mm ，适配高密度主板布局。 5）抗震性能：通过MIL-STD-810G 6Grms振动测试，应对数据中心机械振动。 6）MI兼容性：共模阻抗（Zcm@100MHz）≥50Ω，抑制共模噪声干扰 。 胜美达： 对于服务器主板用一体成型电感，主要关注的参数包括效率、直流电阻（DCR）和温度等值。其中，DCR要求极低，一般在0.1mΩ至0.3mΩ之间，最高不超过1.3mΩ；温度等值要求从120℃提升至150℃。目前，国内企业在粉材和胶水材料上存在一定技术难点，尤其是胶水，胶水会随着时间而氧化和裂化、会导致电感值波动。相比之下，铜铁共烧技术可解决这一问题，但产能不足限制了其应用。 风华高科： 在服务器的电源电路中追求更大的电流、更稳定的电压、响应更快、更纯净的电流或电压，服务器主板上的一体成型电感主要关注低直流电阻、低损耗、大电流及抗EMI干扰能力。 铭普： 在满足通用一体成型电感的基础参数（如：初始电感值（L）、直流电阻（DCR）、饱和电流（Isat））的前提下，服务器应用场景因其高频、高负载、高密度集成的运行特性，在某些特定应用场景下，磁芯损耗和电磁抗干扰也是需要关注的重要参数。 星特： 目前服务器领域温度特性参数为： ·工作温度范围：服务器主板通常运行在较高的温度环境下，因此电感器需要能够在较宽的温度范围内稳定工作，一般要求工作温度范围为-55℃至+125℃。 ·温度系数：温度系数表示电感量随温度变化的程度。温度稳定性好的电感器在不同温度下电感量变化较小，有助于保证电路的一致性。 尺寸大小：服务器主板内部空间有限，因此需要选择尺寸较小的一体成型电感，以节省空间，同时满足高功率密度的需求。 封装形式：常见的封装形式有贴片式和插件式。服务器主板一般采用贴片式电感，便于自动化生产和安装。 随着5G技术、AI服务器的普及，电子设备不断向薄型化、小型化方向发展，对电感产品的性能要求也日益提高。目前，行业内正在推广热压工艺生产的2012.2016、2520、3225系等小型化电感产品，以替代传统的模压、大尺寸电感（如04.06、08、10系列）。 服务器用一体成型电感 图源：星特 二、服务器一体成型电感：材料与工艺的未来需求趋势 随着服务器技术的快速发展，尤其是人工智能和大数据等领域的崛起，一体成型电感的工艺材料正面临新的需求趋势。未来，其发展将聚焦于高性能、高效率、小型化和成本优化等方向，材料创新将成为推动服务器行业进步的关键。 Q：随着技术向高频化迈进，当前频率已攀升至MHz量级，这对一体成型电感的选材提出了什么要求？什么类型的磁性材料会成为一体成型电感的主流选择？ 麦格米特： 目前一体成型电感主要采用传统buck电感，其核心原材料为羰基铁粉。这种材料虽然在一定程度上满足了当前的应用需求，但若未来能够引入铁镍等其他高性能磁性材料，一体成型电感的效率有望得到进一步提升。然而，铁粉芯在模压成型后的退火温度相对较低，而铁镍等材料的退火温度较高。这使得绕组绝缘材料的耐温性能成为制约因素。因此，一体成型电感行业未来如何研发出耐温等级更高的绕组绝缘材料，以匹配高温退火工艺的需求，将成为亟待解决的难题。 田村： 1、这里重要说明以下几大参数： 2、哪种磁性材料会成为一体成型电感的主流选择 （1） 铁氧体（Mn-Zn），逐步退出高频市场 优势：初始磁导率高（μi=2000~15000），成本低 。 瓶颈：截止频率fr仅2-3MHz（@3MHz损耗100mW/cm³）。 典型应用：3MHz的消费电子电源，逐步被替代 。 （2）结构创新晋升MHz应用新锐 A.金属合金粉（铁硅铝/Sendust），中频段主力 技术升级：通过气流分级将粉末D50从50μm细化至10μm，涡流损耗降低60% 。 表面磷酸盐+硅烷双重包覆，绝缘电阻100MΩ·cm ； 参数表现：μi=60~120，Bs=1.0~1.2T，fr=5~8MHz ； 代表型号：TDK CLF7045（5×5×4mm，DCR=0.8mΩ@10A）。 B.软磁复合材料（SMC）MHz级新锐 结构创新：铁硅颗粒（D50=20μm）表面ALD沉积2nm Al₂O₃层，击穿场强30kV/mm； 3D打印梯度磁导率设计（芯部μ=300，边缘μ=100）。 性能优势：涡流损耗仅为铁硅铝的1/4@5MHz；饱和电流密度80A/mm²（传统方案50A/mm²） 应用案例：Vishay IHSR-4020在3MHz/20A下效率达96% 。 （3）纳米晶材料：高频终极方案 工艺突破：快淬工艺制备20μm厚Fe-Si-B-Nb带材，晶粒尺寸30nm ，横向磁场退火（横向场强100Oe）提升直流偏置能力30% 。 关键参数：μi=5×10⁴，Bs=1.25T，fr10MHz ；损耗密度20mW/cm³@10MHz（日立金属FT-3K）。 瓶颈：带材脆性导致绕制成型良率70% 。 （4）材料体系创新 核壳结构磁粉：Fe-Si@SiO₂核壳颗粒（壳层厚度10-50nm）；涡流损耗降低至传统铁粉的1/5@10MHz 非晶/纳米晶复合：交替堆叠Co基非晶（μi=10⁵）与Fe基纳米晶（Bs=1.8T）层 ；实现μ×Bs积突破1×10⁵ T·H/m 胜美达 ：随着技术向高频化迈进，当前频率已攀升至MHz量级，这要求一体成型电感在选材上具备更高的电阻率、更低的损耗以及更高的饱和磁感应强度。高频应用下，磁性材料需在保持良好磁性能的同时，有效降低涡流损耗，以适应高频工作环境。 在此背景下，合金粉末仍将是主流选择，但会通过添加羰基粉和非晶纳米晶材料来优化性能。例如，非晶纳米晶材料因其低损耗特性，可有效提高电感产品的效率。此外，铜铁共烧工艺通过高温烧结（约七八百度），进一步提升了材料的稳定性和性能，使其成为高频一体成型电感的重要发展方向。 Hopper GPU架构 铭普： 随着服务器电源模块开关频率从kHz级（如300kHz） 提升至MHz级（如2MHz以上），磁性材料需满足以下关键性能： MHz级高频下磁芯损耗不超300mW/cm³，而传统金属分芯损耗可达1000+mW/cm³，显然还有很大的提升空间的；5MHz频段内磁导率波动率需进一步提高，保障更高电感值一致性；还需要需承受最高达200℃的极端温度，并确保磁损增幅在可控范围。 非晶/纳米晶材料以其优异的损耗性能，和较好的直流偏置特性，将成为未来服务器用一体成型电感的首选材料，但其硬度高和脆性大，不易成型的问题亟需解决，或与铁基金属磁粉复合，兼顾低损耗、高偏置和易成型等性能，才能让一体成型电感在高频应用领域成为主流选择。 星特 ：一体成型电感的主流磁性材料选择主要包括以下几种类型： 1. 金属软磁粉芯 金属软磁粉芯是当前一体成型电感的主流选择之一。常见的金属软磁粉包括羰基铁粉和合金粉（如FeSiCr合金粉料）。这些材料具有以下优势： • 高饱和磁通密度：相比传统的铁氧体材料，金属软磁粉芯的饱和磁通密度更高，能够在大电流条件下保持良好的性能。 • 低损耗：在高频应用中，金属软磁粉芯的损耗更低，适合高功率密度的应用场景。 • 小型化和高性能：金属软磁粉芯制成的一体成型电感体积小，同时保持了低直流电阻（Rdc）和高电流承载能力。 2. 铁基合金磁性材料 铁基合金磁性材料也是重要的选择之一。例如，TDK的SPM系列功率电感器采用铁基合金磁性材料，具有大电流、低Rdc、小型化和优异的直流重叠特性。这种材料的特点包括： • 高居里温度：性能受环境温度变化影响较小，适合在较宽的工作温度范围内使用。 • 良好的机械强度和屏蔽效果：通过一体成型工艺，铁基合金磁性材料能够提供高机械强度，并有效降低电磁干扰（EMI） 风华高科 ：随着半导体技术的发展，开关电源电路的工作频率由百KHz发展到MHz的量级,一体成型电感的材料要应对MHz量级下的损耗过大问题，如何降低高频低损耗、提高磁导率、提升高饱和特性等技术难点是核心。软磁材料分为非金属（如铁氧体）材料及金属（如铁、铁硅）材料，金属软磁材料比铁氧体非金属材料具有更高的磁饱和优点，但金属软磁材料在高频下存在损耗过高的不足。为解决这些问题，在目前技术迭代中，对金属软磁材料进行物理改性、多元粉配方设计是一体成型电感材料的一个趋势。 服务器一体成型电感 供图：风华高科 Q：一体成型电感的工艺演进方向是什么？ 田村： （1）成型工艺升级 等静压成型： 200MPa压力下粉末密度7.6g/cm³（传统模压仅7.0g/cm³）； 磁导率一致性提升至±3%（传统±10%）； 磁场取向成型：施加1T外磁场使磁粉定向排列，μ值提升40% 。 （2）散热结构设计 嵌入式热管：在电感内部集成0.6mm直径热管，热阻降低至3℃/W 。 （3）碳化硅填充树脂 树脂热导率从1.2W/m·K提升至3.0W/m·K 。 （4）增材制造（AM）技术 增材制造（AM）技术：通过激光选区熔化（SLM）工艺，成功 3D 打印出孔隙率从 20% 渐变至 5% 的铁氧体梯度结构，经实测，其初始磁导率（μi）显著提升 40%。 （5）半固态成型工艺 开发磁场辅助注塑成型（MAIM），在注射过程中施加1T强磁场定向排列磁粉，缩短生产周期30%。 （6）在线监测系统 集成X射线断层扫描（CT），实时检测电感内部缺陷（空洞率0.1%），良品率从82%提升至95%。 星特： 铜铁共烧工艺作为一种新兴技术，是未来的发展趋势。该工艺通过取代传统线圈与焊接片的连接方式，避免了短路风险，提高了一体成型电感性能和可靠性。然而，目前市场上能够掌握铜铁共烧工艺的企业较少。其大规模应用需结合客户需求，若客户群体对该工艺的需求不足，企业单方面投入可能面临市场风险。因此，铜铁共烧工艺的推广仍需根据客户需求灵活调整。未来，随着市场需求的增长，铜铁共烧工艺的应用范围有望进一步扩大，其市场规模也可能超过传统一体成型电感。 三、服务器一体成型电感对设备的要求 随着服务器对一体成型电感性能要求的不断提高，生产设备也需要具备更高的自动化水平、精度和可靠性。因此，对生产设备的要求也日益严格，这不仅涉及到设备的技术参数，还包括其在生产过程中的稳定性、灵活性以及对复杂工艺的适应能力。 Q：服务器一体成型电感，它对于设备的要求主要体现在哪些方面呢？ 星特 ：首先，设备需要从单机作业向自动化连线转变，以满足服务器一体成型电感对产品性能不断提升的需求。以往，服务器一体成型电感的生产可能依赖人工操作，如人工打扁等工序，但如今，自动化设备的应用已逐渐普及。绕线机从单轴机、双轴机发展到八轴机，进而形成了自动连线，这一过程显著提高了生产效率和产品一致性。 其次，设备的稳定性至关重要。稳定的设备能够有效替代手工操作，减少人为因素对产品质量的影响。同时，借助设备的视觉异型监测功能，甚至引入AI视觉技术，可以进一步提升检测精度，弥补人工检测的不足，确保产品质量的稳定性。 最后，从单机到自动连线的过渡是行业发展的必然趋势。通过实现自动化生产，整条生产线能够高效运转，彻底解决传统人工操作模式的局限性，满足服务器一体成型电感行业对高效率、高质量生产的要求。 Q：星特能否实现服务器一体成型电感设备的量产？ 星特： 国内企业如顺络电子、麦捷科技、风华高科等均已大规模投产，台湾地区的乾坤公司也是如此。目前星特已具备相关设备并已实现量产，拥有从冷压、绕线到一体成型以及后端测试封装的完整设备，能够为客户提供全流程解决方案。 这种全流程解决方案可满足最小至02系列电感的生产需求，甚至能够实现更小规格产品的制造。随着市场需求的不断变化，产品迭代更新至关重要。 目前，国内一体成型电感行业正处于产品迭代升级的关键阶段，正致力于从20系产品向10系产品迈进。其中，1412和1608型号有望成为未来市场的主流产品。以手机为例，三折屏的出现对产品小型化、薄型化提出了更高要求，而电感的尺寸与厚度直接影响产品整体性能。通过优化电感设计，能够在缩小尺寸的同时，维持甚至提升其性能与感流，从而推动产品向更小、更薄的方向发展。 结语 服务器一体成型电感的技术升级和生产设备的优化是推动服务器行业发展的关键因素。随着高频化、小型化和高效率需求的不断增长，材料创新、工艺改进以及设备升级将成为未来发展的重点方向。行业从业者需要紧跟技术前沿，不断探索和实践，以满足市场对高性能服务器一体成型电感的迫切需求。我们期待通过本文的探讨，能够为相关领域的研究和实践提供有益的参考，共同推动服务器一体成型电感技术的进步与发展。 本文为哔哥哔特资讯原创文章，未经允许和授权，不得转载，

在数据中心领域，随着GPT等前沿技术的快速发展，电力消耗呈现出前所未有的增长趋势。自2022年起，小型数据中心的服务器规模已扩大至500至2000台，其用电量可能高达5兆瓦。 而大型数据中心更是拥有数万台服务器，电力需求介于20兆瓦至100兆瓦之间，能耗规模几乎与一座中型城市相当，这一趋势极为显著且引人深思。 这一系列变化无疑对相关产业产生了深远的影响。从能源供应层面来看，发展新能源及核电产业将成为解决能源供应问题的有效策略。在中国，无论是新能源产业，还是沿海地区的小型核电站的建设，都已取得了显著成就。 此外，电动汽车行业的蓬勃发展，人们对高续驶里程和快速充电的明确需求，进一步加剧了电力需求包括相关功率变换装置的大容量化的发展趋势，给功率变换装置，包括装置内的磁性元件提出新的技术挑战。 为此，Big-Bit资讯特别邀请了 磁技术专业委员会副主任委员、南京航空航天大学的陈乾宏教授 ，结合其在学术年会上的公开演讲内容，深入探讨功率变换技术与磁性元件在应对大数据及新能源挑战中的创新与发展趋势，旨在为行业提供有价值的见解与指导。 磁技术专业委员会副主任委员、南京航空航天大学陈乾宏教授 01.新时代背景下功率变换技术面临的技术挑战 数据中心作为技术高速发展的典型案例，可以相当程度反映新时代背景下功率变换技术面临的技术挑战。 如今，传统机架的电源功率需求已然大幅提升，从以往较为常规的水平跃升至 21kW 至 40kW，按照这一发展势头，未来甚至突破100kW 的高位; 与此同时，单片 CPU 的功耗持续上扬，从 750W、800W 一路攀升至 1000W，单芯片电流呈现急剧增长态势，最大电流超过1000A，且动态电流变化率愈发苛刻(可达到1200A/uS)，这无疑给整个供电系统带来了巨大压力。 02.数据中心电力进阶之路：多维度供电革新 在数据中心的快速发展进程中，电力需求的急剧攀升使得高压问题日益凸显，机架电源输入电压与功率需求的不断提升给功率变换技术带来了前所未有的严峻考验。 (1)供电侧，从单相——三相，从低压交流——高压交流 早期数据中心多采用单相供电，但随着规模与功耗的迅猛增长，三相供电逐渐成为主流。这一转变极大地增强了电力传输的稳定性与效率，但要求后级DC/DC变换能够适应三相PFC整流得到的高压直流母线。 目前国内采用380V线电压，美国为480V线电压，经三相功率因数校正后的直流母线电压可达到1000Vdc。考虑电能需求的激增，未来交流供电甚至会抬升到600V，直流母线电压会超过1200Vdc，对后级DC/DC变换器的设计带来挑战。 (2)容量扩展：从单通道——多通道 为了适应大容量的扩展需求，电源内部的架构也从单通道向多通道并联或者组合来实现。多通道的电源架构，能够支撑数据中心日益增长的功率需求，灵活适配不同规模的机柜与服务器集群，轻松应对容量的爆发式增长，确保扩容后的稳定供电，为业务拓展筑牢根基。 (3)低压直流母线：从12V——48V 低压直流母线的变革同样引人注目，从传统的 12V 提升至 48V。更高的电压意味着更低的电流，从而降低线路损耗，减少散热压力，提升了能源利用效率，为数据中心 “节流”。这使得设备运行更加可靠，运维成本显著降低。 (4)芯片供电：从水平供电——垂直供电 在芯片供电层面，水平供电曾是标配，但随着芯片性能进阶，垂直供电崭露头角。它缩短了供电路径，降低了电感，减少供电延迟，让芯片得以在高频状态下稳定运行，为数据中心的算力飞跃提供有力支撑。 03.堆叠半桥电路拓扑出击 破解高压难题 尽管供电侧的变革在一定程度上缓解了数据中心的电力压力，但高压问题依然是关键难点之一，而堆叠半桥电路拓扑或全桥电路拓扑作为一种三电平电路拓扑，在高压大变比场景下凭借自身独特优势备受关注，成为行业研究的焦点之一。 (1)堆叠半桥电路拓扑原理与优势 堆叠半桥电路拓扑利用输入端大电容实现均压，电路拓扑具有良好的对称性，无需预充电即可有效解决动态均压问题。 堆叠半桥电路拓扑 在控制方式上，堆叠半桥电路拓扑主要有两种策略。其一，Q1 管和 Q2 管互补导通，当 Q1 和 Q4 导通时，输入电压 Vin 减去 Cr 上的电压施加于变压器，此时输入激波较高; 其二，采用类似半桥电路拓扑或三电平电路拓扑的控制方式，通过调整导通组合实现不同供电模式，使电路拓扑能在全桥与半桥工作方式间灵活转换，适应更宽的电压范围。由于大变比已通过隔直电容降压处理，该电路拓扑特别适用于大变比应用场景。 总体而言，堆叠半桥电路拓扑与 LLC 具有良好的继承性，其动态性能和开机状态相较于传统三电平变换器有显著提升。此外，堆叠半桥电路拓扑还可进行相数和电平数扩展，进一步增强了应用的灵活性与广泛性，为高压环境下的功率变换提供了可靠的解决方案。 (2)堆叠半桥电路拓扑性能量化与对比分析 通过对堆叠 LLC 变换器设计的性能量化分析可知，设计时首要考虑基本软开关需求，并据此对励磁电感进行详细推导与分析。在相同输入输出条件下，与双边平衡电路相比，堆叠半桥电路拓扑的匝比存在差异，导致一次侧感抗值不同。 堆叠半桥电路拓扑输入感抗值 Zin 相对较小，电流值也相应减小，这使其在效率上相较于传统两电平变换器具有明显优势。尽管匝比减小可能带来某些参数变化，但电流未增倍，仍能保持较高效率。 堆叠半桥电路拓扑变压器体积评估 在尺寸方面，相同输出电压 Vo 条件下，堆叠半桥电路拓扑的整体尺寸和功率密度相较于两电平 LLC 电路也具有优势。 可见，堆叠 LLC 变换器在高压场合性能卓越，在效率和尺寸方面表现突出，为磁性元件行业和电路技术发展注入了新活力，有力推动了相关技术在数据中心等高压应用场景中的应用与发展。 在高压难题上，堆叠半桥电路拓扑给出了有力的应对之策，但数据中心的复杂性使得其他方面的挑战依然存在，比如高动态电流的应对就是接下来需要重点关注的问题。 04.TLVR电路拓扑登场 驯服高动态电流的利器 面对高动态电流的严峻挑战，行业内创新性地推出了 TLVR电路拓扑方案。 (1)TLVR电路拓扑的技术原理 TLVR电路拓扑解决方案将多相 BUCK 电路拓扑与耦合电感相结合，其中陈为老师最早提出的 TLVR电路拓扑应用方案，旨在应对极高的动态电流需求。多相交错技术自然引导采用耦合电感，既能减小元件尺寸，又可改善滤波效果，从而提升电路整体性能。 在交错并联情境下，耦合方式的选择至关重要。电流方向相同时，同向耦合为优选;交错并联时，反向耦合能更有效地减小动态电感、增大稳态电感，对应对负载突变时的动态电流需求尤为关键。 (2)动态性能优化策略与实践 面对负载突变带来的高动态电流，TLVR电路拓扑或耦合电感设计需优化性能。动态条件下，交错并联结构采用反向耦合更适宜，且可通过调整多路电路拓扑相数关系进一步优化。 具体而言，确定电感集成方式后，改变相数关系可使磁场叠加产生反向效果，减小等效电感，提升动态电流变化率。 为解决多路电路拓扑布局局限，TLVR电路拓扑创造性地引入第三绕组作为公共电流媒介。第三绕组在减小动态电感方面发挥关键作用，是提升拉载率或 DIDT 性能的核心。通过利用这一中介，工程师能更有效地管理TLVR电路拓扑动态变化，优化整体性能。 英飞凌多相TLVR电路拓扑 英飞凌的多相 TLVR电路拓扑在第三绕组基础上进一步创新，在绕组中间加入补偿电感 Lc。稳态时可减少不必要电流流动，动态变化时利用该结构电流通讯，显著减小动态电感，提高效率并增强电路响应速度。 多相TLVR电路拓扑具有多相灵活性，相耦合均匀、系数可调、设计便捷，可消除高值输出电容器，节省空间和成本，便于布局等优点。在动态突变时优势显著，为满足数据中心高动态电流需求提供了有效途径。 基本TLVR电路拓扑 在实现 TLVR电路拓扑过程中，方法多样。有的方案采用分立电感，通过第三绕组直接关联;有的则将相关元件整合至一个磁元件上引出。 在大电流应用场景中，绕组设计至关重要。传统铁包铜结构可能需调整，如弯曲或采用特殊工艺使磁心与铜导线紧密结合，以提升性能。 TLVR电路拓扑方案在应对数据中心高动态响应方面成效显著，成为了行业内的创新典范。然而，数据中心的发展对技术提出了多维度的要求，在追求高功率密度的道路上，HSC 电路脱颖而出，成为技术创新的焦点所在。 05.聚焦大降压比高功率密度战场 HSC电路拓扑受瞩目 在谈及数据中心电源供应单元(PSU)的常规方案时，高频 LLC 电路拓扑与 GaN 器件的结合无疑占据着主流地位，在实际应用中展现出卓越的性能表现，有力地保障了数据中心的电力供应。 与此同时，HSC 电路拓扑也在数据中心 PSU 领域异军突起，成为实现高功率密度目标的重要方案之一，备受行业关注。 HSC电路拓扑在特定条件下表现出色，尤其在直流(DC)转换方面展现出优异性能，但在调宽应用方面则存在一定的局限性。凌特公司的LTC 7821作为早期推出的优秀产品，其采用了复用管的设计理念，引领了行业发展。 追溯HSC电路拓扑的演变，2005年创新性地将开关电容与Buck变换器相结合，形成了新型电路拓扑结构。 通过重新绘制和整理这一电路拓扑，我们可以清晰地看到，其中Q1和QSW是互补的。同时，开关电容被巧妙地拉至输出端，形成了完整的电路拓扑形态。该电路拓扑与全波整流电路拓扑在结构上存在天然的相似性，为后续研究提供了重要启示。 在此基础上，我们可以进一步扩展电路拓扑结构。通过在左边构造一个桥壁，并在右边以对称的方式再构造一个桥壁，我们可以得到更加复杂的电路拓扑形态。这一电路拓扑形态在2006年由一位韩国教授提出，并成为了现在广泛使用的HSC电路拓扑的雏形。 在HSC电路拓扑中，开关电容器起到储能和提供电源的作用，而下面的两个部分则类似于两个Buck变换器或整流电路。通过耦合电感等创新设计，电路拓扑性能得到显著提升。 J·A·Cobos教授在2020年提出了一个创新的电路拓扑结构，将输出整流部分与输入部分直接整合，使得部分电流可以直接从输入侧传递到输出侧，而无需经过磁元件。这一结构类似于自耦变压器式的飞跨电容电路拓扑。并在此基础上增加了两个绕组，以适应大变比的需求。 绕组的加入使得电路拓扑分析变得更加复杂，但它带来的结果是显著的：降低了增益，适应了大变比的需求，并改善了波形特性。具体来说，它会使副边二极管或整流器的导通角变宽，从而降低其有效值并提升效率。 将矩阵变压器在原边串联并整合到电路中，得到了更加高效稳定的电路拓扑结构。与 LLC 电路拓扑相比，HSC 电路拓扑损耗减小、效率提高、功率密度提高，满足大变比场合的需求。 06.磁性元件的优化 针对数据中心电源所面临的高压大容量、大电流、大降压比、高动态的技术挑战，以及应用场合对高效率和高功率密度的极高追求，磁性元件如电感与电子变压器也在不断进步并发挥着独特的作用。 从前面可以看到，在数据中心电源中，TLVR电路拓扑方案巧妙利用耦合电感满足大电流和高动态的需求，HSC电路拓扑利用自耦变压器加多绕组耦合在大降压比下实现高效高功率密度，将HSC电路拓扑与矩阵变压器结合，又可以进一步提升HSC电路拓扑的输出电流能力。 无论是什么应用领域、何种技术方案，磁元件集成都是进一步优化系统性能的通用手段。 磁性元件的集成本身没有太强的物理约束。即使交变磁通不等，公用铁心，磁通仍然会自动找到闭合路径从空气中闭合。但不同的集成方案其感量、损耗等会有显著差异，这就会有方案优化的需求。 磁芯复用，也可以称作磁通抵消，这是磁集成的最常用的思路。李教授团队提出的四磁柱集成方案便是矩阵变压器磁集成方案的典型代表，相比于一维扩展的集成方案，其通过闭式的磁芯复用达到了极优的“省铁”的效果。 台达公司在2018年申请的相邻磁柱磁通反向的专利，把“磁通抵消”的思路拓展到了多种变压器集成方式，尽管我们可以从很多年前变压器的 8 字形绕组结构、以及2009 年金升阳公司申请的专利中看到类似的思想，但这依旧给同行设置了技术门槛。 多种磁元件集成成为打破专利限制的最直接的方法。我们看到磁元件的集成便从矩阵变压器到矩阵变压器+谐振电感，从LLC电路拓宽到CLLC;从利用初级侧的谐振电感与变压器的集成优化为变压器与次级的谐振电感集成。绕组复用、不同相位的磁场叠加的思想在磁集成中也以不同的实现形式呈现出来。 磁元件集成的门槛并不高，其底层的思路并不难理解，如磁通抵消、矢量合成等，尽可以大胆尝试与创新。但要做出一个好的有生命力的设计并不容易。 一是需要好的电磁设计。 如高频应用中的线圈优化，就包括绕组的结构、放置、绕组与磁场的配合、甚至磁场的整形与优化等等，这需要大量细致深入的工作。 二是需要考虑结构、强度和环境适应性。 包括强度、散热、耐腐蚀等具体限制。 三是要考虑生产工艺和物料成本。 能否减小一道工序、能否节省铜材，能否保证成品率，都成为磁元件优化必须考量的内容。 对于磁性元件，结构上的一点创新就可能带来很大的商业价值。未来，需要人工智能技术的介入来提高磁元件的设计及优化效率。 总之，磁性元件行业创新之路永无止境。无论是专利申请还是技术突破，都需要持续学习与探索。我们鼓励关注行业优秀报告和研究成果，汲取灵感与动力，勇于实践创新，共同推动磁性元件行业不断发展进步，为大数据及新能源背景下的功率变换技术提供更强大的支撑。 07.结语 在当今数字化浪潮的强力推动下，数据中心的多电智能化发展势头迅猛，这对功率变换技术提出了极为严苛且多元的要求。 三相供电技术革新、堆叠半桥电路拓扑、TLVR电路拓扑方案及 HSC电路拓扑等创新成果，已然成为支撑数据中心稳定运转的中流砥柱，显著提升了其性能与效率，有力推动了可持续发展进程。 而磁性元件在这一系列变革中始终扮演着不可或缺的关键角色，其不断优化与创新，与各类先进技术紧密协同。 展望未来，随着科技的持续创新突破，功率变换技术与磁性元件必将深度融合人工智能、新型材料科学等前沿成果，在智能化、高效化、小型化的发展道路上大步迈进，共同铸就数据中心及相关领域更为辉煌的技术新篇。 本文为哔哥哔特资讯原创文章，未经允许和授权，不得转载，

云端服务盛行，储存需求无止尽 云端服务供货商堪称是近十年来全球炙手可热的新兴服务型态之一，不论是云端储存服务、影音串流媒体或是社群服务平台等，在面对每天巨量成长的资料，为了持续满足消费者的庞大需求，储存容量的扩充自然是时时刻刻都须要面对的课题，也因此数据中心中的储存服务器效能便占有很大的比重。 依据资料本身的属性，资料的储存大致可分成热资料与冷资料而存放在不同的储存媒体。一般来说，热资料会偏向储存在固态硬盘(SSD)，而冷资料则存在硬盘(HDD)。又也因为热资料过一段时间后就会变成冷资料，因此存放冷资料的储存服务器会一直不断地成长。 长时间的振动负载将影响储存服务器效能 因为硬盘使用磁盘转动并以磁盘读写头读写资料的特性，采用硬盘的储存服务器对于振动会相对地敏感。一旦环境的振动过大，就会影响到资料存取的效能，严重者甚至还可能会让硬盘磁头/盘片损坏，进而导致该硬盘损毁。一般来说，引起长时间振动负载的主要有以下三个潜在因子： 冷却用风扇产生的噪音负载 冷却用风扇本身振动的负载 硬盘本身振动的负载 我们也做过两个实验，一个是噪音对硬盘吞吐量的影响，另一个则是模拟储存服务器使用情境时的硬盘效能量测，两者都显示风扇的确会影响硬盘的效能。 服务器上的任何一个组件/装置，都必须严格质量控管，唯有经过缜密测试，才能因应服务器的高规格及高效能需求。 针对于风扇及振动等相关问题，有以下主要的测试内容： 风扇单体 可靠度测试：以长时间的温湿度变化循环，搭配风扇转速及电源循环等情境模拟来验证风扇的可靠度。在验证过程中也会定期取出风扇来进行拆解的动作，确认每个部件的磨损状况。 噪音量测：以聆听室或无响室来量测风扇在不同转速时的噪音，提供服务器制造商于设计服务器内部构造时的参考。 风量量测：以风洞机量测风压与风流(P-Q Curve)，给客户在采购风扇时能选择散热效率适合的风扇规格。 服务器振动评估 根据使用情境调整风扇转速，量测整体的吞吐量效能，确认振动所带来的影响大小。 使用振动试验机，透过不同频率和振幅的机械振动来模拟实际工作环境中可能出现的振动环境。这可以帮助确定服务器是否能够在这样的环境下正常运行，并且是否会对硬件组件造成损坏或故障。

信创产业含义的“信息技术应用创新”一词，最早公开信息见于2019年3月26日，在江苏南京召开的信息技术应用创新研讨会。本次大会主办单位为江苏省工业和信息化厅和 中国电子工业标准化技术协会 安全可靠工作委员会。 2019年5月16日，美国将华为列入实体清单，在未获得美国商务部许可的情况下，美国企业将无法向华为供应产品。 2019年6月24日，美国BIS将海光列入实体清单。 2021年4月8日，美国BIS将申威，飞腾列入实体清单。 中国的计算机产业遭遇了前所未有的空前压力，信创在此背景下启动了超级提速键。 由于信创是个全新的工作，国内也无可照搬的管理方法和模式，都只能靠主管部门一步一个脚印的摸索。 一、信创初期，信创业务的参与是采取目录制的管控； 1.信创涉及到关键行业的网信安全，供应企业必须要经过严苛的筛选； 2.信创涉及到政府财政的支出，也是国有资产的采购，企业参与必须规范； 3.信创的各种软硬件技术都在摸索，阿猫阿狗都来，会造成信创业务泛滥，昙花一现； 二、 2024年，信创开始降低了管控的门槛，基本不采取目录制管控。 1.信创经过2-3年摸索和发展，企业和产业链发展迅速，已经不适合通过目录管控； 2.政府相关部门更多引导信创向成熟商业化发展，降低监管的要求； 3.信创的技术体系已经初步形成规模，不需要强势引导和监管； 4.政府受到大环境影响，财政等方面面临困难，无法给到相关行业更多直接支持； 在信创产业的发展过程中，部分资本、企业和老板（不能称之为企业家）找到了牟利的捷径， 纷纷参与其中。 1.信创是有中央政策和地方政策加持的产业，可以增加在政府的信用和影响力，以获取更多政策支持； 2.信创产业的“产业落地”要求，对部分地区尤其是部分制造业欠发达的地区提供信创制造的机会，可以 给地方政府提供政绩和创造就业机会。 3.信创概念可以给企业在资本市场，金融市场带来对应的影响力收益，比如信创概念股可以提高市值； 比如可以增加在银行授信等等。 由此，信创的政策和事业在推广过程里面出现了一些乱象。 1.企业为了地方政府的采购订单，纷纷在全国各地成立子公司，有跟地方政府合资的，有自己独资的， 实现“产业落地”，而很多实际落地的产业和工厂，因为需求不足，运营时间完全不足。 2.大量没有计算机硬件和软件经验的企业，为了各种目的，蜂拥而上，干信创，加码数据中心。 干食品加工的，干农产品的，干软件外包的，干通路渠道的，大量的非专业企业涌入，导致行业 出现了相对过剩，而且引发了行业企业各种经营管理问题。 市场经济下，企业进行多元化投资，无可厚非。 信创产业是个政府指导下的行业，而非充分竞争的行业，其商业逻辑也非正常产业。 个人认为，政府需要从更多层次，更多细则上去影响行业的发展，以避免行业持续乱象： 出现重复建设，资源浪费，企业经营效率低下。 1.IT产品研发，供应链和制造都在珠三角和长三角，从市场经济资源配置看， 在经济发达地区进行研发，生产和制造，可以获取更好的经济效益； 内陆地区产业落地，个人认为弊大于利。 2.引导优质企业加入信创事业，而非非专业企业蜂拥而上，导致信创企业跨行 经营困难，给信创事业带来各种风险。 3.财政和补贴鼓励信创企业进行技术创新，而非简单加大采购力度，导致低水平 重复采购，导致算力浪费。 五年的信创生涯，见证了太多的事情，作为公民，我希望我爱的祖国，我爱的事业 可以长期繁荣兴盛。

PCIe 5.0应用环境逐步成形，潜在风险却蠢蠢欲动？ 随着人工智能、云端运算蓬勃发展，系统对于高速数据传输的需求不断上升，PCI Express(PCIe)成为服务器应用最广的传输技术，尤其在高效能运算HPC(High Performance Computing)及AI服务器几乎皆导入了最新的PCIe 5.0规格，使得数据传输的双向吞吐量达到了128GB/s，让这两类的服务器能够发挥最大的效能。不过随着PCIe 5.0的频率达到16GHz，PCB板因为高频而导致讯号衰减加剧的特性，使得厂商面临很大的技术挑战。 如何降低讯号衰减、增快讯号传递，已成为产业界迫切需要解决的问题。对此，相关业者于设计中会导入更多的高频缆线以延伸PCIe通道的长度，让所有的高速装置能够整合进一台服务器里面。 高频缆线「这些特性」藏危机？ 当高频缆线导入数量越来越多时，高频缆线的质量验证变的越来越重要。影响高频缆线质量的特性包含Insertion Loss，Return Loss及Crosstalk，当这些特性不好时会有下面的潜在风险: ☒ Insertion Loss Insertion Loss过大时会导致讯号衰减加剧，进而影响传输距离及带宽。 ☒ Return Loss Return Loss过大时会导致讯号的反射及干扰，进而影响讯号的质量。 ☒ Crosstalk Crosstalk会导致讯号被干扰而失真，降低讯号质量。 上述的潜在风险可能导致讯号降频传输及误码率过高，进而使整台服务器效能降低，更严重者将导致装置功能失效或造成系统重启的风险。 高频缆线的价格为一般缆线的几十甚至几百倍，少则几十块美金，多则上百元美金，因此当高频缆线的质量出问题时，所损失的金额是非常巨大的。高频缆线的质量验证在之前是一个很耗时的工作，一条缆线的量测时间可高达八小时以上，这使得采购者很难去要求整批全数地验证。 Allion Cable-Connector Multiport System Series 主要的目的为 实现高频缆线全数质量验证的可行性 ，以上述的例子，它能将八小时的量测时间缩短到三分钟内，使得采购每一批缆线时能够验证每一条的质量，厂商也能利用此自动化套解决方案达到全数的工厂履历，并能追溯到每一条的质量记录，创造同业之间的优势。