布局 AI 基础设施，Vishay 以创新组件突破系统功率、散热与传输瓶颈

近日，台湾威世总经理陈嘉信与威世亚洲区资深技术应用总监杨益彰近日接受台湾 Digitimes 媒体专访，分享公司如何在 AI 应用更快速扩展的时代，以电源与热管理解决方案，协助产业因应 AI 基础设施的高效能需求。

陈嘉信表示，生成式 AI 与大模型的崛起带动 GPU 集群规模急速扩大，也让服务器系统电源功率需求快速翻倍；「2023 年以前，主流服务器电源输出大约是 3 kW，如今已普遍升级到 6 kW，单位元面积功率密度从每立方英吋 50 ~ 60 W 跃升到超过 100 W，未来的趋势是在 113 W，甚至到 130 W；」这样的转变使整个产业链必须在短时间内调整设计思路。

他进一步指出，随着 AI 服务器功率密度不断提升，最大的挑战就是「热」；能有效散热，就能降低功率损耗，让同样体积的系统实现更高的功率密度；「采用更高阶的材料来降低功率损耗、提升效率、实现良性循环，是 Vishay 持续专注的方向，我们致力于协助客户在有限空间下实现更高效、稳定的电源设计。」

对于高瓦数服务器，MOSFET 的散热能力与导通电阻（R_DS(on)）是影响系统效率的关键。对此杨益彰表示，AI 服务器空间有限，散热面积也受限，特别是在配电板（PDB - 由48 V 转 12 V）承受大电流（> 100 A）与低压（由 12 V 转 1 V）的供电环境下，采用传统 PowerPAK^® SO-8 或 LFPAK 封装的 MOSFET 仅能单面散热，热阻偏高，就难以满足高效能服务器的需求。

为此，Vishay 推出了采用创新双面散热（double sided cooling）设计的 PowerPAK^® DSC 系列 MOSFET，在顶部与底部分别设计金属焊垫，可将热量同时导向 PCB 铜箔与散热器，热阻值（RθJC）较传统 PowerPAK 封装降低 30 %～50 %，约 0.8 °C/W，不仅能承受更高电流，还能直接支持液冷与高效散热架构。该系列 MOSFET 组件采用第四代TrenchFET^® Gen IV 制程，可显著降低导通与开关损耗。杨益彰强调：「这样的特性特别适合 3 kW～10 kW 等级的 AI 服务器与 PDB 高电流、高频应用，是突破散热瓶颈的重要利器。」

为增强整体系统可靠性，Vishay 还推出多款 TVS 保护器件，包括 XClampR^® 系列，这些产品可在高密度 AI 服务器电源架构中快速、可靠地抑制瞬变浪涌事件。

除分立 MOSFET 解决方案外，Vishay 还提供了针对 GPU 显卡电源和边缘 AI 卡应用优化的集成式功率级器件 (DrMOS)。这些紧凑型器件将高边和低边 MOSFET 与驱动 IC 集成在单个封装中，可实现卓越的开关性能、低寄生电感及更优的瞬态回应。通过减少元器件数量并简化 PCB 布局，Vishay 的功率级器件有助于设计师满足 AI 加速器板严格的效率与散热要求 – 在这种环境中，高电流密度与有限散热面积是主要挑战。

新的 AI 电源模块必须提供比前代服务器更高的电流输出，这要求组件的热负荷尽可能低。Vishay WSK1216 电阻器具备低至 200 µΩ 的超低电阻值，可最大限度降低发热量，而其四端子结构设计可实现精准的高电流测量，同时节省 PCB 空间。该系列电阻器已通过汽车级寿命测试（长达 2000 小时），可确保在高可用性环境中提供最可靠的电流测量稳定性。

未来网络基础架构方案正考虑采用 800 V 架构，以最大限度降低系统铜损产生的热量，并使系统具备扩展至千兆瓦级的能力。CDHV 支持在这些环境中进行高压测量，其单芯片分压器网络额定电压高达 3000 V，电阻比范围为 250:1 至 500:1，可实现精准电压测量与卓越的比值跟踪性能。两个电阻集成在同一个氧化铝基板上，确保温度变化对两者影响相同，在保障卓越稳定性和精度的同时，也可节省宝贵的 PCB 空间。

针对 AI 服务器高速运算环境对电源稳定性的要求，杨益彰表示，在高频电源（ > 500 kHz ）运行下，AI 服务器的运算核心组件（GPU/CPU/ASIC）会在毫秒甚至微秒等级内产生剧烈的动态电流变化；这些瞬间的大电流冲击会造成明显的电压与电流纹波（Ripple），进而影响系统稳定性与效率。Vishay 的 vPolyTan™ 聚合物钽电容凭借低 ESR、高电容密度与小型化封装，能快速提供瞬态响应，稳定电压并有效吸收电流纹波，确保 AI 运算核心不受噪声干扰。

在电感方面，杨益彰则指出，电感组件必须在高磁能密度与小体积之间取得平衡，这使得一体成型磁性材料（Molded Inductor）逐渐成为主流。而 AI 服务器切换频率可达 500  kHz ~ 1 MHz，电感需同时承受高电压、高电流且维持高效率，在磁芯材料的选择上需考虑适合高频切换、低损耗，以及具备高磁通密度与高温耐受性，才能避免在高峰值电流下因铁芯饱和而失效，导致电压骤降或是 MOSFET 损坏。

Vishay 的 IHLP 系列电感采用铁磁粉末压铸成形的方式制作，除了具备磁场屏蔽结构，也可有效抑制磁力线外泄与 EMI，并在小型封装下提供高电流能力与低直流电阻（DCR），其特殊磁性材料能在数百 kHz 甚至 MHz 级的切换频率下稳定电感值, 保持低损耗与高效率，其饱和电流（Isat）可达数十安培，确保系统稳定，特别适合AI服务器的高密度电源设计。IHLP 的 IHLE^® 版本在电感器中集成了 E-Shield，可显著降低辐射电磁干扰 (EMI)，避免对周边高密度组件产生噪声干扰。此外，Vishay 还推出了适用于最新多相 TLVR 电路的 IHTL 系列，以及最新的 IHSR 系列。对于使用小于 200 nH 电感的高频多相 DC/DC 转换器，IHSR 系列提供的直流电阻 (DCR) 低于 IHLP 电感，可进一步提升转换效率与功率密度。

至于电阻，Vishay 的抗硫化设计 RCA 系列（RCA、RCA-HP、RCA-LS、RCA-SR 和 CRCW-SR），能在严苛环境下维持长期可靠性，避免因硫化造成的阻值漂移或开路，这对于已经大幅采用超高温和液冷散热（采用特殊化学液体来实现冷却）的新一代 AI 数据中心来说特别重要。如果需要更高的精度，Vishay提供了采用薄膜技术抗硫化的 TNPW 系列，公差低至 0.1 %，温漂系数 (TCR) 低至 10 ppm。

陈嘉信补充指出，AI 服务器系统主板上的 CPU/GPU 核心组件价格高昂，业者对服务器运作的可靠度与使用年限也有更高的期待；传统服务器折旧周期约为 4 ~ 5 年，但应用于 AI 模型训练的系统用年限往往希望能延长至 5 ~ 10 年，而 Vishay 的产品策略聚焦「散热」与「可靠性」两大关键，可协助产业延长系统寿命，也为持续成长的 AI 应用运算任务的提供坚实基础。

着眼重要度日益升高的数据中心备用电源应用，陈嘉信则指出，除了 BBU（Battery Backup Unit）多采用锂电池外，未来设计将增加 PCS (Power conditioning System )作为 BBU 的辅助以因应 AI 服务器的瞬间抽载，Vishay 以具备高能量密度、低自放电与长循环寿命的 ENYCAP™ 储能电容（例如 235 EDLC-HVR），成为 BBU 得最佳选择。杨益彰补充，ENYCAP 几乎不需维护，安全性更高，可大幅降低 AI 数据中心运维成本。同时，Vishay 也推出光耦与隔离放大器，强化 BBU 应用中电压与电流检测，提升智能化管理能力。

在高速通讯方面，由于 AI 模型训练与推论任务都需要 GPU 之间的庞大数据交换，光模块正从 400 G 演进至 800 G，并迈向 1.6 T，单信道速率可达 200 Gbps。杨益彰强调，在超过 50 GHz 的带宽下，任何阻抗不匹配都可能导致误码率显著升高。Vishay CH 系列高频薄膜电阻能够在 10-500 Ω 的电阻值范围内保持近乎理想的电阻特性，并支持高达 70  GHz 的带宽，可成功应对这一挑战。这保证了信号完整性，确保高速光通讯模块的最佳效能。

为进一步增强 AI 数据中心设计中的电源保护能力与可靠性，Vishay 提供了先进的 eFuse 解决方案，可实现精准的过流、过压及短路保护，并具备快速响应和精准限流的能力。相较于传统熔丝或保护电路，这些器件可简化设计，节省电路板空间，并增强系统安全性和易维护性。结合 CH 系列射频薄膜电阻，Vishay 的 eFuse 能在新一代 AI 基础设施中保证电源备份和光通信模块实现稳定、高速且可靠的运行。

除了大型数据中心外，AI PC 与工作站正逐渐成为新焦点。陈嘉信指出，AI 仍有无限探索的可能，当前重点在于极致效能而非成本，因此 Vishay 优先投入双面散热 MOSFET、低 ESR 电容、高压电感与高频电阻等高效能组件的开发，全面支持 AI 应用。

杨益彰补充，Vishay 并非仅提供单一组件，而是从整体解决方案，以系统角度涵盖电源与通讯模块，确保在 AI 生态链中具备差异化。从服务器高功率密度设计、BBU 备份到高速光通讯，Vishay 皆已成为不可或缺的零部件伙伴。陈嘉信强调，AI 浪潮才刚开始，Vishay 将以完整产品组合与系统思维，持续协助全球客户迈向 AI 时代。