电容器如何支撑大规模 AI 应用（上）-感算商城

电容器如何支撑大规模 AI 应用（上）

来源：Knowles(楼氏)

发布时间：2026-09-30

在此前的推送中，我们曾探讨过人工智能日益增长的能耗需求。早在2024年，单架功耗60–80kW的服务器机柜，就已突破传统数据中心的设计承载标准。时至今日，AI服务器单机柜功耗区间已提升至60–140kW，英伟达GB200 NVL72¹机柜系统单柜功耗约120kW预计到2027年底，随着Rubin Ultra NVL576²系统的投入使用，机柜功耗或将飙升至600kW。当单机柜功耗突破100kW阈值，传统服务器供电架构的设计理论将不再适用。

电源转换链

机架配电由54V低压直流架构升级至800V高压直流架构，可大幅提升系统能量密度。英伟达公开的800V高压直流参考设计表明：在线缆规格保持一致时，该架构输电功率提升85%；相较于传统415V交流配电方案，整体铜材用量能够减少45%。

AI服务器内置电源模块（PSU），可将机房交流电或800V高压直流电转换为图形处理器（GPUs）所需的低压直流电。在整套电源转换链路中，供电电压等级的提升，也改变了电容器所需承担的功能。

直流母线

直流母线电容器³的传统作用为储存大容量电能、平滑整流电压，并在供电中断时提供短时续航保障。尽管这些核心职能在新一代机架服务器中并未发生改变，但其运行工况已截然不同。如今，以CDE 944L⁴为代表的薄膜电容现已成为主流选型，兼具高纹波承载能力、低等效串联电感（ESL）与长使用寿命等优势。随着氮化镓（GaN）、碳化硅（SiC）半导体器件的应用，在高密度电源模块内，开关频率大幅提升、设备承压加剧，直流母线在维持系统稳定性方面发挥着更为关键的作用。

LLC谐振转换

LLC谐振变换电路中，谐振电容器用于标定并稳定LC谐振回路频率，以此实现高效软开关工作机制。尽管谐振电容在新一代AI电源模块（PSUs）中的核心功能并未改变，但其性能容差区间被大幅收窄。当整机效率达到98%的高水平时，电容值的细微偏移都会干扰谐振状态，造成整机性能下降。正因如此，相较于传统的X7R介质，现代设计愈发倾向于采用C0G材质的高压多层陶瓷电容器（MLCCs）。这主要得益于C0G几乎可忽略不计的容量飘移、极低的温度系数、优异的高频低损耗特性，以及更小巧紧凑的设计尺寸。