芯耀
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近年來，人工智能（AI）技術(shù)的快速發(fā)展推動了AI服務器市場的迅猛增長。據(jù)IDC和浪潮信息發(fā)布的《2025年中國人工智能計算力發(fā)展評估報告》顯示，2024年全球人工智能服務器市場規(guī)模為1251億美元，2025年將增至1587億美元。
作為AI服務器電源管理和信號處理的重要元件之一，電感器在確保服務器高效穩(wěn)定運行方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。電感器不僅直接影響著電源轉(zhuǎn)換效率、系統(tǒng)穩(wěn)定性和散熱性能，還對AI服務器整體性能產(chǎn)生重要影響。因此，針對AI服務器應用特點，深入分析電感器的需求特征，并合理選擇和設計電感器，是提升AI服務器性能及可靠性的關(guān)鍵所在。
一 AI服務器對電感的需求
AI服務器與傳統(tǒng)服務器相比，在性能、功率密度和能效要求等方面均存在顯著差異，這些差異直接影響了對電感器的需求。
首先，AI服務器通常搭載高性能GPU或?qū)Ｓ?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/AI%E8%8A%AF%E7%89%87/">AI芯片，這些芯片通常運行于大電流環(huán)境中，因此對電感器的飽和電流能力提出了更高要求。若電感器飽和電流不足，則可能引起元件過熱、功能失效甚至損壞，嚴重影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。
其次，AI服務器需要更高的功率密度，以滿足數(shù)據(jù)中心空間有限、散熱困難等挑戰(zhàn)。這就要求電感器在保持較小體積的同時，具備更低的直流電阻（DCR），以減少熱損耗，提高整體效率。
再次，AI服務器對供電系統(tǒng)效率要求極為嚴苛，通常需要達到極高的轉(zhuǎn)換效率，以降低數(shù)據(jù)中心整體能耗成本。因此，電感器必須具備良好的高頻特性，以適應新一代高頻DC-DC轉(zhuǎn)換器的應用需求。
最后，由于AI服務器長期處于高負載運行狀態(tài)，其內(nèi)部溫度環(huán)境相對嚴苛，因此所選用的電感器必須擁有良好的溫度穩(wěn)定性和長期可靠性。
電感器在AI服務器中的應用
二 電感器在AI服務器中的應用
電感器作為AI服務器中不可或缺的關(guān)鍵元件，廣泛應用于多個核心模塊，其主要功能包括能量存儲、信號濾波、噪聲抑制和電源穩(wěn)壓等。在AI服務器的高性能、高功率密度和高可靠性需求下，電感器的作用尤為重要。
1. 電源管理系統(tǒng)（DC-DC轉(zhuǎn)換器、穩(wěn)壓電路）
AI服務器的核心部件，如GPU、CPU和AI加速芯片，對供電的穩(wěn)定性和效率要求極高。為了滿足這些需求，服務器通常采用高效的DC-DC轉(zhuǎn)換器來提供穩(wěn)定的電壓輸出，而電感器是DC-DC轉(zhuǎn)換器中不可或缺的關(guān)鍵元件。降壓DC-DC轉(zhuǎn)換器中，電感量要求通常在0.1-0.68 μH之間，工作電流60A，飽和電流60A-120A，而尺寸需要控在12mm以內(nèi)。電感器負責儲存和釋放能量，以平滑輸入電壓波動并提供穩(wěn)定的輸出電流，確保服務器能高效運行，滿足數(shù)據(jù)中心海量數(shù)據(jù)的處理和存儲需求。
2. 信號濾波與噪聲抑制
在一次電源AC-DC轉(zhuǎn)換器中，共模電感、磁珠和差模電感用于抑制高頻噪聲并確保信號完整性。例如，在220V AC 轉(zhuǎn)DC電源中，電感器可以與電容配合形成低通濾波器，有效濾除高頻紋波，從而為關(guān)鍵芯片提供更純凈的供電。此外，在高速信號傳輸線路中，差?；蚬材?a class="article-link" target="_blank" href="/baike/525399.html">扼流圈也常被用作抗干擾元件，以消除共模噪聲和差模干擾。
三 AI服務器電感器選型關(guān)鍵因素
在AI服務器中，電感器的性能直接影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性、效率和可靠性。因此，針對不同應用場景選擇合適的電感器至關(guān)重要。電感器的選型過程需要綜合考慮多個關(guān)鍵因素，包括電感值、飽和電流、直流電阻（DCR）、工作頻率等。
1. 電感值（Inductance）
電感值是電感器最基本的參數(shù)之一，表示電感器儲存磁能的能力。它決定了電路中的紋波電流大小以及能量存儲能力。在AI服務器中，合適的電感值能夠有效平滑電流波動，提高供電穩(wěn)定性。應根據(jù)具體應用場景平衡紋波要求與動態(tài)性能要求。例如，對于48V-12V DC-DC 轉(zhuǎn)換器中，中等范圍的電感值（如幾 μH到數(shù)十μH），以兼顧效率和響應速度。而在12V-0.75V DC-DC轉(zhuǎn)換器中，需要1 μH以下的電感器。
2. 飽和電流（Saturation Current）
飽和電流是指當通過電感器的直流電流達到一定值時，其磁芯開始進入飽和狀態(tài)。磁飽和會導致磁芯失去儲存能量的能力，從而影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。在AI服務器中，由于高性能芯片需要處理大量數(shù)據(jù)，其功耗較高，因此對飽和電流提出了更高要求。
對于如何選擇合適的飽和電流規(guī)格，主要基于負載需求和降額設計。選型時應優(yōu)先選擇飽和點較高且溫度穩(wěn)定性良好的磁性材料（如鐵氧體或軟磁合金）。此外，可考慮一體成型結(jié)構(gòu)，以減少漏磁并提高抗飽和能力。
3. 直流電阻（DCR）
直流電阻是指電感器繞組線圈在直流條件下的內(nèi)阻。DCR越低，通入直流時產(chǎn)生的功耗越小，從而提高系統(tǒng)效率。在AI服務器中，高功率密度設計對能耗管理極為敏感，因此降低DCR是優(yōu)化系統(tǒng)效率的重要途徑。
在選型時，應優(yōu)先選擇具有低DCR特性的產(chǎn)品，同時確保其體積與功率密度設計相匹配。例如，在緊湊型設計中，可考慮采用一體成型結(jié)構(gòu)以實現(xiàn)低DCR與高功率密度的平衡。
4. 工作頻率（Operating Frequency）
AI服務器通常采用高頻DC-DC轉(zhuǎn)換器，以實現(xiàn)更高效、更緊湊的供電設計。在高頻條件下，傳統(tǒng)磁性材料可能無法滿足需求，會出現(xiàn)損耗增加、發(fā)熱量提升等問題。因此，適應高頻工作特性是選型的重要考量因素。
對于高頻應用場景下的選型建議，一是材料選擇，優(yōu)先選擇具有低損耗特性的磁芯材料，如FeNi軟磁粉末或熱壓一體成型合金粉末等；二是結(jié)構(gòu)優(yōu)化，采用分段式設計，或扁平線繞組或特殊封裝形式，以減少交流損耗；三是頻率匹配，確保所選電感器能夠支持目標工作頻率范圍。
四 電感器類型及其適用場景推薦
AI服務器對電感器的需求因應用場景而異，而不同類型的電感器在性能、結(jié)構(gòu)和適用場景上各有優(yōu)勢。根據(jù)AI服務器的高功率密度、高效率和高可靠性要求，以下將介紹幾種常見的電感器類型及其特點，并推薦適用場景。
1. 大電流電感
在AI服務器中，大電流電感是電源管理模塊（如CPU、GPU、加速卡的供電電路）的核心元件，需滿足高性能、高可靠性和高效率需求。大電流電感需具備以下特點：
①優(yōu)異的飽和電流特性，避免磁芯飽和導致電感量驟降；②電感可長期承受高負載電流（如80-100A持續(xù)電流）而保持電感表面低溫升；③具有良好的高頻特性，適合現(xiàn)代AI服務器中高頻DC-DC轉(zhuǎn)換器的應用；④采用低損耗磁芯材料（如鐵氧體、金屬合金粉末），以減少能量損耗，提升系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率。
2. 一體成型電感
一體成型電感采用磁性粉末壓鑄成型技術(shù)，將線圈與磁芯一體化封裝。該設計不僅有效減少了漏磁現(xiàn)象，還顯著提高了抗飽和能力。此外，一體成型結(jié)構(gòu)使得電感器具有更高的功率密度和更好的機械強度以及更好的抗電磁干擾性能。
一體成型電感特別適合AI服務器中的高功率DC-DC轉(zhuǎn)換器、核心供電模塊（如GPU、CPU供電）以及高可靠性要求的供電系統(tǒng)等應用。
3. TLVR電感
針對特定應用需求，市場上還提供一些特殊設計的電感器。例如雙繞組一體封裝電感，這類產(chǎn)品可以實現(xiàn)多個繞組集成，有助于簡化設計、減少元件數(shù)量。
例如，基于服務器廠商降本增效的需求，跨電感穩(wěn)壓器TLVR(Trans-Inductor Voltage Regulators)概念出現(xiàn)，并成為應對低電壓大電流應用中快速負載波動的主流電路。TLVR電路能使芯片處理器獲得較高的瞬態(tài)響應性能。瞬態(tài)響應速度快，可降低電源紋波，滿足負載要求，同時降低損耗，提高轉(zhuǎn)換效率，而且可保持較小的輸出電容值，減少安裝面積和系統(tǒng)成本。
五 高性能電感器助力AI服務器高算力、低功耗發(fā)展
電感器作為AI服務器中不可或缺的核心元件，在電源管理、信號濾波等關(guān)鍵模塊中發(fā)揮著重要作用。
作為行業(yè)領(lǐng)先的磁性元件技術(shù)供應商，科達嘉為AI服務器領(lǐng)域提供靈活、可定制的電感解決方案，助力AI服務器高算力、低功耗發(fā)展。目前，科達嘉自主研發(fā)的多個種類、多個系列的電感器被AI服務器領(lǐng)域應用。包括用于AC-DC電源系統(tǒng)的可定制插件共模電感TCAB等系列；用于DC-DC轉(zhuǎn)換器的緊湊型高飽和大電流電感CSBA、CSBX等系列，低損耗一體成型電感CSAB、CSEB、CSEC、CSHB、CSHN等系列或TLVR電感?CSFED系列。
應用于AI服務器的科達嘉高性能電感器
隨著AI服務器對高功率密度、高效率和高可靠性的需求不斷提升，電感器的性能要求也在持續(xù)攀升。通過深入了解AI服務器對電感器的需求特點，并結(jié)合具體應用場景科學選型，工程師可以顯著優(yōu)化系統(tǒng)性能，提升服務器的穩(wěn)定性與能效。
