在新能源汽車與AI數(shù)據(jù)中心對能效極限的雙重驅(qū)動下，一場圍繞“功率密度”的技術(shù)競賽正在全球展開。近日，安森美（onsemi）企業(yè)戰(zhàn)略高級副總裁Dinesh Ramanathan在I.S.E.S.中國峰會上指出，提升功率密度已成為破解續(xù)航焦慮與算力能耗瓶頸的核心路徑，并系統(tǒng)闡述了從材料革新到系統(tǒng)集成的全棧技術(shù)布局。

開關(guān)電源的“效率密碼”：從材料突破開始

現(xiàn)代電子系統(tǒng)，無論是電動汽車還是AI服務(wù)器，本質(zhì)都依賴高效的AC-DC和DC-DC功率轉(zhuǎn)換。其核心在于開關(guān)電源的性能，而效率損失主要來自開關(guān)損耗（CV2f） 和 導(dǎo)通損耗（I2R）。在電阻（R）和頻率（f）受限的條件下，降低電容（C）成為提升效率的關(guān)鍵。

傳統(tǒng)硅（Si）基功率器件因物理特性限制，芯片尺寸較大，寄生電容高，難以滿足更高頻率、更高效率的需求。而碳化硅（SiC） 等寬禁帶半導(dǎo)體憑借更高的擊穿電場強(qiáng)度和電子遷移率，可在更小的芯片面積上實(shí)現(xiàn)更低的電容和導(dǎo)通電阻，顯著降低開關(guān)損耗，成為當(dāng)前提升功率密度的最優(yōu)解之一。

兩大高需求戰(zhàn)場：電動汽車與AI數(shù)據(jù)中心

電動汽車是功率密度提升的首要應(yīng)用場景。車載充電機(jī)（OBC）、DC-DC轉(zhuǎn)換器和主驅(qū)逆變器的效率直接決定續(xù)航里程與整車性能。安森美通過SiC MOSFET、混合IGBT等先進(jìn)器件，配合集成式控制器與驅(qū)動IC，幫助車企構(gòu)建更小、更輕、更高效的電源系統(tǒng)，在不增加電池容量的前提下延長續(xù)航，同時降低系統(tǒng)成本。

AI數(shù)據(jù)中心則面臨更嚴(yán)峻的功耗挑戰(zhàn)。隨著GPU算力激增，單機(jī)架功率已從數(shù)kW飆升至60kW以上，未來更將突破200-300kW。傳統(tǒng)12V供電架構(gòu)難以支撐，48V乃至400V/800V高壓直流配電成為趨勢。安森美正為下一代數(shù)據(jù)中心提供高密度電源方案，涵蓋從AC-DC整流到48V-POL（Point-of-Load）轉(zhuǎn)換的全鏈路SiC解決方案，提升整體能效，降低冷卻與空間成本。

功率密度提升的三大支柱

Dinesh強(qiáng)調(diào)，功率密度的提升并非單一器件突破，而是功率電子、散熱設(shè)計、機(jī)械結(jié)構(gòu)三大支柱協(xié)同進(jìn)化的結(jié)果。

功率電子技術(shù)：安森美已從分立器件供應(yīng)商轉(zhuǎn)型為系統(tǒng)方案商，提供涵蓋Si、SiC的器件組合，并將軟件深度集成至驅(qū)動器與控制器中，實(shí)現(xiàn)智能化功率管理。

先進(jìn)散熱設(shè)計：高功率密度帶來嚴(yán)峻熱挑戰(zhàn)。安森美方案支持從被動散熱到主動液冷的全系列熱管理策略，采用銀燒結(jié)、高導(dǎo)熱基板等工藝，確保極端工況下的可靠性。

優(yōu)化機(jī)械設(shè)計：通過模塊化架構(gòu)與高性能基板（如氮化鋁、陶瓷），實(shí)現(xiàn)超低雜散電感與導(dǎo)通電阻，為系統(tǒng)小型化和高頻化奠定物理基礎(chǔ)。

展望：功率密度每兩年翻倍

Dinesh大膽預(yù)測，功率密度將遵循“每兩年翻一番”的增長曲線，堪比“功率電子的摩爾定律”。這一趨勢將加速電動汽車普及與AI算力擴(kuò)展，推動能源效率革命。

安森美將持續(xù)以材料創(chuàng)新為基石，通過系統(tǒng)級集成，助力客戶構(gòu)建更高效、更智能、更可持續(xù)的能源未來。在功率密度的賽道上，技術(shù)迭代的加速度，正重新定義電子系統(tǒng)的可能性邊界。