作为宽禁带半导体领域的两大标杆材料，氮化镓（GaN）与碳化硅（SiC）正以差异化优势引领技术革新：前者凭借高频高效特性在消费电子快充市场快速渗透，后者依托耐高压高温能力成为新能源汽车功率器件的核心选择。这两种第三代半导体材料各展所长——GaN通过高开关频率与低损耗特性，在高频应用场景中表现卓越；SiC则以高电压耐受与宽温域稳定性，在功率转换领域占据优势地位。

随着人工智能算力需求呈指数级增长，数据中心对电源系统（PSU）提出更高功率密度、更高能效比、更强可靠性的严苛要求。这一趋势正推动GaN与SiC突破原有应用边界，共同开拓出一个极具潜力的增量市场——AI数据中心服务器电源解决方案，为第三代半导体材料开辟了全新的战略级应用场景。

11月27日，罗姆半导体（上海）有限公司深圳分公司技术中心总经理水原徳健在媒体交流会上，深入分享了罗姆对AI服务器市场的独到见解以及未来在该领域的战略布局。

 

罗姆半导体（上海）有限公司深圳分公司技术中心总经理水原徳健

AI服务器市场：耗电激增催生变革需求

随着AI服务器快速发展，耗电量呈激增态势，全球数据中心正面临前所未有的电力挑战。据行业权威机构预测，到2030年，AI耗电量将激增至约1000TWh，占全球发电量的1/10，电力短缺将成社会问题。

水原徳健以网络搜索为例介绍道，生成式AI消耗大量计算资源，相较于传统引擎搜索，电力消耗增加约10倍。面对如此巨大的电力消耗，仅靠太阳能、风能、核能等源头增加发电量并非长久之计，且无法无限制发电，电力保障成为AI规模化应用的关键瓶颈。因此，在发电量一定的情况下，降低AI设备能耗成为关键，半导体公司肩负重任。

AI服务器离不开AI的GPU，英伟达在GPU领域占据重要地位。其2003年推出的H100系列功耗为700瓦，今年推出的B300功耗升至1.4千瓦，而预计2027年推出的VR200系列功耗更将达到3.6千瓦。英伟达GPU呈现功率提升和开发速度加快两大趋势，功率从700瓦到3600瓦倍增，开发周期从两年缩短至一年。

英伟达GPU高能量消耗带来诸多问题。当前系统多为48伏到54伏低电压系统，高功率GPU需增大输出电流，导致电缆内部损耗增加、发热量上升。以1兆瓦AI服务器为例，约需4到5吨铜线，不仅成本增加，数据中心重量和空间需求也增大，散热和可拓展性面临挑战，且运营成本中电力消耗占比高达60% - 65%。

高压系统：AI服务器发展的新方向

为改善这些问题，AI服务器通过高压系统应对，相同功率下，电压升高电流降低，可节省铜材。水原徳健表示，目前市场有两个方向，一个是Open Compute Project主导的正负400伏系统，由微软、谷歌、Meta联盟推动；另一个是英伟达的800伏系统。中国市场上400伏和800伏系统均在开发，甚至有探讨升级至1500伏系统的可能。

800伏系统优势明显，可扩展性强，现有系统最多做到100千瓦，800伏DC可超1兆瓦；与54伏系统相比，端到端效率提高5%，实现节能；骨干网电流降低，节省铜材并减少热损耗。目前台达等企业均在研发800伏系统。

以HVDC（800伏）为例，AI服务器从电网配电到框架，框架分电源单元和IT单元，中间有备用单元如BBU、CBU，当前母线电压为48伏到54伏系统。下一代AI高压系统中，电网基本不变，电源改变，备份单元置于电源内，母线电压升至HVDC（正负400伏、800伏甚至1500伏）。

水原徳健指出，高压是未来趋势，提升AI服务器功效需从电源侧提高AC/DC、DC/DC效率，以及在服务器机架提高功率密度。这对半导体厂商提出开发高效高功率密度功率半导体器件、联合各方推进高压技术、实现产品量产全球化QCDS体系三大要求。

罗姆优势：多领域布局与合作共赢

罗姆在全球半导体领域优势显著，是全球屈指可数的同时拥有功率和模拟技术的厂商。功率器件方面，涵盖硅、碳化硅和氮化镓三种材料。硅产品主要有IGBT和MOSFET，根据工作频率和功率应用于不同场景，罗姆可提供配套驱动器及AC/DC、DC/DC产品，提供整套方案。

罗姆与众多电源设备厂商建立深度战略伙伴关系，其EcoGaN™产品被台达电子Innergie品牌的45W输出AC适配器“C4 Duo”采用，双方已缔结电源系统用功率元器件战略合作关系。此外，罗姆的EcoGaN™被村田制作所Murata Power Solutions的AI服务器电源采用，科索3.5kW输出AC-DC电源单元“HFA/HCA系列”采用罗姆的EcoSiC™。

罗姆解决方案：针对800伏与热插拔精准发力

在AI服务器中，电源侧和服务器侧对产品要求不同。电源侧主要用硅或碳化硅产品，罗姆可提供全系列碳化硅产品；服务器侧DC/DC分为一次侧和二次侧，一次侧罗姆提供碳化硅和氮化镓产品，二次侧提供多种硅产品。

以IT机架电源解决方案为例，一次侧应用碳化硅1200伏产品，封装有贴片和插件两种，导通电阻低。如Ruby机型效率达98%及以上，用碳化硅可冲击99%效率。二次侧DC/DC为低压产品，要求开关损耗小、导通电阻低，罗姆开发的产品使功率密度达129W/in³。针对更高功率密度需求，氮化镓可应用于高频场景，如从100千赫兹提升到500千赫兹，硅和碳化硅难以胜任，氮化镓可使元器件及外围电感电容变小，功率密度提升至246W/in³。

罗姆在芯片和封装领域持续创新。水原徳健表示，罗姆在芯片方面，SiC芯片已到第4代，第5代样品已开始出货，预计明年将投入批量生产，两年后推出第6代，随后推出第7代，研发周期缩短。第5代相比第4代导通损耗和开关损耗降低30%，更节能。封装方面，针对电源现有封装，推出TO-247两个合并封装的DOT-247和小型模块HSDIP20，满足不同设计需求。罗姆还与英飞凌合作，如英飞凌采用罗姆原创的DOT-247封装，罗姆生产英飞凌的D - DPAK系列，实现互利共赢。

热插拔是AI服务器重要需求，运转中拔出槽位会产生瞬间浪涌电流，可能击穿设备。热插拔系统包含MOS、电流检测电阻和控制器。罗姆MOSFET产品“RY7P250BM”的SOA（安全工作领域）范围宽，便于客户设计和使用；导通电阻低，可承载大电流，在AI市场应用良好，还被全球知名云平台企业认证为推荐器件。此外，罗姆还在开发热插板控制IC，其电阻产品也具有优势，如贴片产品尺寸多样，SOA范围宽、导通电阻低。

总结

作为全球屈指可数的同时拥有SiC、GaN、Si及LSI业务的半导体制造商，罗姆通过与全球头部企业建立的合作伙伴关系，致力于为AI服务器市场贡献力量。

“罗姆可以提供的产品不仅包括以高功率效率和高功率密度助力降低功耗的SiC、GaN产品，还包括适用于HSC的Si MOSFET、隔离型栅极驱动器和电源IC等外围元器件，可满足最新AI服务器的多样化需求。”水原徳健表示，罗姆期望凭借功率元器件×模拟技术助力满足AI服务器的高电压趋势与节能化需求，为实现应用AI技术的丰富多彩的未来社会贡献力量！