AI服务器单机柜功率持续提升，传统48V供电架构面临越来越明显的大电流传输压力，服务器供电系统开始向更高母线电压演进。

800V HVDC不仅能够降低配电电流和线路损耗，也对热插拔、IBC中间母线变换器以及功率半导体提出了新的要求。

充电头网了解到，近期AOS围绕AI服务器800V HVDC供电架构，已经在热插拔、HVDC、HV PDU、BBU以及SST等环节布局Si、SiC等功率器件，并针对800V至50V转换展示了一套12kW三相全桥LLC IBC方案。

与单纯追求高开关频率不同，这套方案更强调器件特性与具体工作位置之间的匹配，那就是在高压侧采用1200V SiC MOSFET，低压大电流同步整流侧采用低阻硅MOSFET，同时通过Stacked Die封装进一步缩小占板面积，在效率、功率密度和长期可靠性之间寻找平衡。

接下来充电头网详细介绍一下。

800V HVDC推动IBC向高压、高频演进

在传统48V架构下，随着机柜功率不断提升，供电电流会迅速增加，由此带来的铜排损耗、连接器压力以及配电成本也随之上升。将母线电压提高至800V，可以显著降低相同功率下的传输电流，因此逐渐成为高功率AI服务器供电的重要技术方向。

但母线电压提升以后，功率器件所面临的电压应力、开关损耗以及可靠性要求也同步提高。

Si、SiC和GaN三类器件在AI服务器电源中并不是简单的替代关系，而是分别适合不同的功率、电压和频率区间。

其中SiC适合高压、高功率转换环节，GaN具备高频开关优势，而成熟的硅MOSFET则在中低压、大电流以及成本敏感场景中仍然具有较强竞争力。

虽然高频GaN在高功率密度设计中具有吸引力，但AI服务器要求长时间连续运行，器件动态特性、异常工况承受能力以及长期可靠性同样重要。因此AOS并没有将方案完全押注在单一材料上，而是同时布局GaN方案以及SiC、Si混合方案。

从实际来看，这种路线也更加贴近当前AI服务器电源的需求。数据中心关注的并不仅是峰值效率，而是设备在高温、高功率和长期连续运行条件下能否保持稳定，同时还需要兼顾成本、维护以及供应链成熟度。

面向800V母线，AOS布局高压热插拔方案

800V进入服务器板卡以后，首先需要解决的就是热插拔问题。

服务器模块插入带电母线的瞬间，下游大容量电容会产生较大的浪涌电流。热插拔功率器件需要在线性区工作，在承受高电压的同时限制充电电流，因此对器件安全工作区SOA提出了较高要求。

与此同时，服务器进入正常运行状态以后，热插拔器件又需要长期串联在供电通路中，因此导通电阻越低越好。这意味着器件既要能够承受启动阶段的高功耗，又要降低稳态运行时的持续损耗。

针对这一应用，AOS采用SiC JFET与低压Si MOSFET构成Cascode级联结构，使器件获得常关特性的同时，保留SiC JFET较宽SOA以及低导通损耗等优势。

AOS还带来了一款面向AI服务器800V输入应用的1200V、4mΩ SiC JFET产品。按照方案数据，其导通损耗可进一步降低至1.3W。

针对服务器板卡较大的输入电容，AOS已经完成150μF输入电容、0.5A预充电流，从0V升至800V的预充实验验证。

在充电头网看来，热插拔实际上是800V服务器架构中一个很容易被忽略、但非常关键的环节。

母线电压从48V提升到800V以后，功率器件不仅要承担开和关的功能，还需要承受预充、浪涌和故障切断等复杂工况，因此SOA和异常状态下的可靠性，其重要程度并不低于器件本身的导通电阻。

三相全桥LLC实现12kW 800V转50V

在核心IBC部分，AOS采用三相全桥LLC谐振架构，将800V高压直流转换至50V输出。

整套方案总输出功率达到12kW，由两路6kW输出组成。PCB尺寸为124mm×146mm×11mm，并在板上集成热插拔器件、辅助电源、连接器、输入大容量电容以及输出MLCC等器件。

相比传统单相LLC，三相LLC将功率分配到三个谐振腔，同时采用120°交错运行。三路同步整流输出叠加以后，可以提高输出纹波频率，并降低输入、输出端的纹波电流。

这一设计直接带来的好处，就是能够进一步压缩输入、输出滤波电容，并降低磁性器件和PCB绕组中的交流损耗。

对于12kW级IBC来说，这一点十分关键。随着功率不断提升，仅依靠MOSFET自身低损耗已经很难继续大幅提高功率密度，电容、磁性器件乃至PCB铜损都开始成为限制整机尺寸的重要因素。三相交错的价值，就在于从系统层面减少这些无源器件所需要承担的压力。

650kHz工作，实现原边ZVS与副边ZCS

高功率密度与高开关频率密不可分，但频率提升以后，开关损耗也会快速增加，因此软开关成为整个系统实现高频运行的基础。

LLC等效电路

AOS对LLC谐振参数进行了针对性设计，使系统工作频率保持在约650kHz。

方案中输入阻抗角为0时，对应频率约为642kHz，而谐振频率约为649.7kHz。在650kHz工作条件下，LLC能够维持在感性区域，使初级功率开关实现零电压开关ZVS，同时副边实现零电流开关ZCS。

由于工作频率十分接近谐振频率，系统可以在较宽负载范围内保持接近1的等效增益。

这种设计思路并不是简单地“把频率做高”，而是通过谐振参数、器件输出电容、励磁电流和磁性器件之间的协同设计，让功率器件在高频条件下仍然保持较低开关损耗。

初级6颗1200V SiC MOSFET承担800V高压转换

800V输入意味着全桥LLC初级MOSFET需要直接承受接近母线电压的电压应力，因此AOS在初级侧选择1200V SiC MOSFET。

整套12kW方案共采用6颗1200V、40mΩ SiC MOSFET，采用DFN8×8封装。

SiC器件一方面具备较高耐压能力，另一方面能够降低高压、高频工作条件下的开关损耗，因此非常适合650kHz级高频LLC初级。

根据仿真结果，系统满载时初级侧RMS电流约为4.4A，单颗40mΩ MOSFET导通损耗约0.77W。受15V栅极驱动影响，单颗器件驱动损耗约0.81W，总功耗约1.58W。

整个初级功率器件的总损耗约18.96W。

对于总输出达到12kW的IBC而言，高压侧器件已经不是整套系统最大的损耗来源。这也从侧面说明，SiC在800V高频转换中的价值已经不只是“耐压够高”，而是能够进一步为开关频率和功率密度释放空间。

80V低阻MOSFET采用Stacked Die封装

相比初级高压侧，50V输出侧面临的是完全不同的问题。

这里电压明显降低，但输出电流大幅增加，因此同步整流MOSFET的导通电阻、封装阻抗以及PCB走线损耗变得更加重要。

AOS在次级全桥同步整流部分采用80V、1.6mΩ硅MOSFET，并通过Stacked Die方式将两颗MOSFET以半桥形式集成在一颗DFN6×5封装内部，对应型号为AOPL66801，配套半桥驱动器为AOZ32101ADV。

按照AOS方案，一颗AOPL66801可以替代两颗DFN5×6分立MOSFET，占板面积减少50%。

这种封装方式的优势并不只是少放一颗封装器件。由于上下管已经在封装内部完成半桥连接，还可以缩短传统分立MOSFET之间的互连路径，降低寄生阻抗和PCB走线损耗。

对于50V、数千瓦输出的同步整流级而言，哪怕只有毫欧级阻抗差异，在数十安甚至更高电流条件下都会转化为明显的功率损耗。因此相比单纯继续降低芯片RDS(ON)，通过封装和互连结构降低整个功率回路阻抗，同样是一条非常现实的优化路径。

AOS仿真数据显示，12kW条件下次级功率器件总损耗约为64.56W。

平面变压器成为高功率密度设计关键

当SiC MOSFET和低阻同步整流MOSFET将半导体损耗压低以后，磁性器件逐渐成为整个系统进一步提升效率和功率密度的主要挑战。

AOS方案采用PCB平面矩阵变压器，通过低剖面结构适配紧凑的IBC模块，并利用变压器漏感作为LLC谐振电感Lr，进一步减少外围磁性元件。

为了降低高频条件下的趋肤效应和邻近效应，副边单匝绕组使用两层并联3oz铜箔，原边则采用四层串联结构，每层为四匝3oz铜箔。

同时，磁芯气隙、磁柱尺寸以及绕组结构均围绕650kHz工作频率进行优化，以兼顾漏感、励磁电感、软开关条件以及磁芯损耗。

AOS给出的设计目标，是将12kW系统的变压器总损耗控制在140W以内，即每路6kW变压器损耗低于70W。

从损耗分布来看，当功率半导体效率已经足够高以后，变压器反而成为整个12kW系统最主要的损耗来源之一。

这也意味着下一阶段AI服务器电源功率密度继续提升，竞争焦点不会局限在SiC和GaN器件本身，高频磁性材料、平面变压器以及PCB绕组设计的重要性还会继续上升。

充电头网总结

AOS此次展示的12kW HV IBC方案，比较值得关注的一点，是没有简单地把800V服务器电源理解为某一种第三代半导体器件的应用，而是根据不同功率级的实际工作条件进行器件组合。

也就是800V高压热插拔强调SOA和异常工况承受能力，LLC初级采用1200V SiC MOSFET解决高压、高频开关问题，50V同步整流侧则继续发挥低压硅MOSFET在低导阻和成本方面的优势，再配合Stacked Die封装进一步压缩功率回路。

从整个方案来看，AI服务器电源进入800V时代以后，单颗器件参数已经很难决定系统最终表现。器件材料、拓扑结构、封装互连、软开关控制以及磁性器件必须同时优化。

AOS这套SiC+Si混合路线的特点，正是在性能与成熟度之间做出了较为务实的取舍：该用SiC的高压、高频位置使用SiC，该发挥硅MOSFET低阻优势的位置继续使用Si，并通过封装进一步挖掘系统级性能。

对于追求高功率密度，同时又需要长期连续运行的AI服务器电源而言，这种系统级协同设计或许比单纯追求某一类器件的极限参数更具实际意义。