碳化硅、氮化镓技术集中亮相 PCIM，AI 数据中心引领功率器件产业变革

电源设计在整机方案中的权重持续抬升，技术辐射范围覆盖 AI 数据中心、新能源汽车、无人机与机器人全领域。

6 月于德国纽伦堡举办的欧洲国际功率半导体展（PCIM）上，各大厂商集中展出面向 AI 算力机房、电动出行、轻量化人形机器人驱动的高效高集成电源方案，新一代电源产品朝着更高能效、更高集成度方向迭代。

沟槽型碳化硅（SiC）器件有效压降 AI 数据中心电源硬件成本；全新架构氮化镓（GaN）产品在提升电源可靠性的同时，助力机器人电源实现小型化、轻量化。

瑞萨电子正推进产能扩容，未来数年产能计划提升至原有 8 倍以承接旺盛订单。瑞萨电源系统架构负责人彼得罗・斯卡利亚在接受采访时表示：“我们判断氮化镓产业将于明年迎来技术落地拐点，2028 年将成为行业与我们企业的关键发展年。”

器件集成化提速

尽管功率芯片与逻辑芯片工艺路线不同，但功率器件集成化已是大势所趋。

东芝电子欧洲事业部正式出货一款集成单片机（MCU）与功率 MOS 管的三相无刷直流电机驱动工程样片，可直接驱动 40W 以下车用小型电机系统。

该产品面向车用三相无刷电机场景，用于电控阀门、暖通风门、微型泵、散热风扇、格栅百叶窗等部件。高度集成方案能够减少外围元器件数量、缩减电控单元（ECU）体积。

型号 TB9M040FTG 通过 AEC-Q100 车规认证，采用 6mm×6mm VQFN36 封装，单片集成 32 位 Arm Cortex-M23 内核、矢量协处理器、闪存、内置 MOSFET 的三相无刷驱动、外设与传感器专用 5V 供电、LIN 总线收发器。

自研矢量引擎（VE）协处理器缩短磁场定向控制（FOC）运算周期、减轻主控负载、精简固件代码；搭载反电动势检测，可实现无传感器方波驱动。

内置全套保护电路：欠压 / 过压 / 过流侦测、过热关断、电荷泵电压监控、高低侧 MOSFET 源漏电压（Vds）实时检测。

儒伦推出 RAK-GaN 一体化评估平台，帮助工程师快速完成氮化镓电机驱动、电源拓扑的测试、验证与优化，适配看重能效、功率密度、集成度的 GaN 高电子迁移率晶体管（HEMT）应用。

单颗氮化镓裸片成本仍高于传统硅 MOS，但从整机维度具备成本优势：散热器件精简、物料减少、拓扑简化，最终整机 BOM 成本更低。

平台主控采用英飞凌基于 ARM Cortex-M33 内核的 PSOC 系列单片机，专为数字电源、电机控制优化：分辨率优于 100ps 的高精度 PWM、12MSPS 同步采样高速 ADC、响应小于 10ns 的高速比较器，搭配 CORDIC 硬件加速器与低延迟触发架构，高频开关下依旧实现精准闭环控制。

搭配集成 GaN 器件后可落地高频电源拓扑，平台同时支持 48V 三相永磁 / 无刷电机驱动、DC-DC 降压变换；集成浪涌防护、硬件过流保护、英飞凌 TMR 高精度电流采样，保障整机安全稳定。

儒伦全球创新总监斯特凡・门泽表示：“氮化镓是下一代高效率电力电子的核心基石。RAK-GaN 不仅向客户开放氮化镓技术，更提供成套系统化平台，大幅缩短创新方案从原型到量产落地周期。”

德州仪器展出新一代电池健康监测方案，依托预测式 BMS、单级电源变换、48V 整车架构延长动力电池寿命、提升安全等级、规避突发性故障，加速新能源汽车量产落地。

碳化硅、氮化镓宽禁带器件凭借高效率、高功率密度，成为双向车载逆变器、智能储能、兆瓦级超充桩核心器件；搭配边缘 AI 实时轻量化调控，助力电网智能化优化。

AI 数据中心：800V 高压直流重塑整机供电链路

从市电到处理器的全链路电源架构迎来变革，800V 高压直流方案在兼顾功率密度与变换效率的前提下成为主流。英飞凌于展会展出面向储能、UPS、固态变压器（SST）、固态断路器（SSCB）的 SiC 半导体方案：基于 CoolSiC 沟槽结型场效应管的固态变压器样机与断路器组件，可实现微秒级故障切断，适配下一代直流配电网络。

生成式 AI 算力暴涨催生机房用电激增，高压直流副边电源、板载微型直流微网等新型供电架构快速普及，碳化硅成为数据中心电源刚需。

东芝 1200V 沟槽 SiC MOSFET实现送样，采用上表面散热 QDPAK 贴片封装，大电流、散热性能优异，提升电源级功率密度，适配 AI 服务器电源、光伏逆变器、UPS、充电桩、储能变流器。

产品采用自研沟槽栅结构，单位面积导通电阻（RDS (on) A）大幅优化；典型导通电阻 7.0mΩ、栅漏电荷 33nC、连续漏极电流 172A。相较东芝第三代同规格 SiC 产品，导通电阻减半、优值系数（导通损耗 × 开关损耗）优化 52%，驱动电压仅 15~18V，降低整机发热、提升电源整机效率。型号 TW007D120E 瞄准 800V 高压直流 AI 机房需求，东芝计划年内量产，同步开发车规版本。

狼途（Wolfspeed）3.3kV 碳化硅功率模块推出半桥、全桥两大产品系列，引脚兼容行业标准封装。工程师依托该器件把 2kV 以上直流母线拓扑精简为两电平方案，可选带基板 / 无基板两种封装。

狼途工业能源事业部副总裁盖伊・莫克西：“双封装 3.3kV MOS 是公司战略性布局，当下储能基建扩容需求迫切，两款模块便于传统电网厂商与模块化新玩家快速落地项目。”

l  带基板半桥模块（LM 平台）：额定电流 800A+，用于光伏并网、大型储能、风电变流器；125℃、1.8kV 母线工况下，开关损耗较竞品 SiC 模块优化 42%，相较 IGBT 降幅超 90%。

l  无基板全桥（WolfPACK 系列）：模块化设计，可串并联搭建多电平变流器，主攻固态变压器、模块化新能源电站；采用烧结焊层 + 环氧封装，功率循环寿命远超传统硅胶封装产品。

依托器件性能提升，固态变压器整机体积相比传统设备缩减超 50%，开关特性优化减小磁性元件与 EMI 滤波器体积，进一步拉高功率密度、压降整机成本。

纳维塔斯（Navitas）展出 1200V/2300V/3300V 沟槽平面（TAP）SiC 器件，配套压接式 SiCPAK 功率模块、第五代 GeneSiC 系列 QDPAK/TO247-LP 封装 MOSFET。

相关器件落地 20kW 800V 转 6V 服务器供电板，峰值效率 97.5%，取消传统 48V 中间母线变换器，提升整机效率、可靠性与功率密度。

面向电网储能，纳维塔斯联合瑞士洛桑联邦理工（EPFL）推出单级拓扑全固态变压器单元，集成原边变换、高频变压器、副边整流，采用 3300V+1200V SiC 方案；50kVA 双向前端变流器搭载 3300V SiCPAK 模块 + TI C2000 主控 + UCC218915-Q1 驱动芯片。

氮化镓落地 AI 机房电源

纳维塔斯 10kW 800V 转 50V DC-DC 方案采用新一代 650V/100V GaNFast，功率密度 2.1kW/in³、峰值效率 98.5%，适配 800V 直流、±400V 新型算力电源架构。

意法半导体扩充 700V PowerGaN 增强型 HEMT 产品线，7 款新品面向 AI 服务器，额定连续电流 6~29A、典型导通电阻 53~270mΩ，依托氮化镓低结电容、低栅荷优势优化开关损耗；封装包含 DPAK、TO-LL、PowerFLAT，千片单价 0.63~2.25 美元，主流 EDA 软件全部兼容。TO-LL 与 PowerFLAT 搭载开尔文源极引脚，功率回路与驱动回路隔离，抗干扰、保护驱动芯片、拓宽时序裕量。

意法功率器件事业部执行副总裁马里奥・阿莱奥：“700V 新品丰富氮化镓产品矩阵，把 GaN 优势延伸至中大功率场景；后续将持续扩充电压规格，夯实面向 AI 服务器、人形机器人、工业电源、白电的氮化镓产品布局。”

PI（Power Integrations）1700V 氮化镓辅助电源方案专为 800V 高压直流 AI 机房开发两款超薄参考设计：

15W 单路输出：30×30mm，厚度 7mm；35W 六路隔离输出：80×60mm，厚度 8mm。方案适配英伟达 Kyber 液冷刀片式机柜，在电源分配板（PDB）上节省约 30% 布板空间、元器件清单缩减 30%，全工况效率≥88%。

两款反激电源为板载 MCU、驱动芯片、运算放大器供电，依托 1700V InnoMux-2 氮化镓芯片轻松适配标称 1000V 直流输入，断续导通模式（DCM）效率稳定 90%。

PI 高级培训经理严杰森：“市面仅我司可提供单管 1700V 氮化镓，在 800V 母线下实现极简 BOM 高效率反激；竞品硅基碳化硅方案元器件数量、占用面积均多出 30%。”

瑞萨双向耗尽型氮化镓开关（收购 Transphorm 落地技术）业界首款单管双向阻断 GaN 器件，单芯片可正反向耐压，替代两只背对背串接功率管，简化 AI 机房、车载充电机变流器拓扑。

传统硅 / SiC 开关为单向阻断，双向变换需要多组桥臂串联，器件数量翻四倍、损耗抬升；双向 GaN 单器件实现双向关断，减少开关数量、提升开关频率与功率密度。

650V SuperGaN 基于 Transphorm 自研常开型耗尽型工艺，型号 TP65B110HRU 内部封装高压双向 GaN 裸片 + 两颗低压硅 MOS，阈值电压 3V、驱动裕量 ±20V、集成续流体二极管。

产品用于机房侧边电源柜（三相 480V AC 转 800V DC）与处理器端 800V 直降 6V 电源。

AI 机架演进 来源：Renesas Electronics

斯卡利亚补充：“维也纳整流器 AC-DC 环节采用双向 GaN 落地反馈极佳，体积仅碳化硅方案 1/4，显著节省硬件成本；耗尽型 GaN 兼容通用驱动、无需负压供电，软硬开关工况均无性能劣化，dv/dt>100V/ns，振铃小、开关延时短。”

车载功率器件

以色列威思科（VisIC）第三代耗尽型 D³GaN 车规器件，开关损耗优于 SiC，峰值效率 99.6%；750V 车规产品导通电阻低至 4mΩ，相较二代产品同等阻抗下芯片面积缩减，150℃工况优值系数（Rdson×A）优化 58%。

机器人与无人机电源

机器人正向具备感知、运算、执行能力的物理 AI 终端演进。英飞凌展出基于 CoolGaN、PSOC C3 主控、XENSIV 传感器的工业 / 家用 / 人形机器人、无人机电源与电机驱动方案，实现整机小型化、高精度控制。

EPC 第七代氮化镓：

l  EPC33110 集成三相功率级芯片，用于人形关节、无人机动力驱动；

l  40V eGaN FET：Rds (on)=0.84mΩ，面向 48V 转 12V LLC 副边同步整流；

l  100V 器件：典型 Rds (on)=0.75mΩ；

l  EPC2304（200V/3.5mΩ）、EPC2305（150V/2.2mΩ）用于大功率隔离 DC-DC；EPC2057（50V/6mΩ）适配小体积中间母线稳压。

40V 系列采用 3.3×3.3mm 双面散热 QFN，100V 为 3×5mm 封装，超低导通电阻与栅电荷，用于 AI 算力、机器人、电机驱动高密度电源。

配套参考板 EPC91122/EPC91132 分别落地大型无人机动力、机械臂伺服；小型轻量化无人机驱动板单片集成驱动、辅助供电、电压 / 温度 / 电流采样、全保护电路。

除机器人、无人机外，同款 GaN 技术赋能电动工具、电驱自行车：高频化带来整机更小、重量更轻、续航更长，同时支撑 AI 分布式供电架构升级。

EPC 创始人兼 CEO 亚历克斯・利多：“PCIM 是展示氮化镓赋能智能运动与 AI 硬件的绝佳平台，电力电子正在深度融入人形机器人、无人机、AI 服务器等智能载体，第七代 GaN 帮助工程师缩减体积重量、提升能效与可靠性，加速产品从样机走向量产。”