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【AI算力基座】面向800V HVDC的三次电源全栈解决方案
2026-05-21 12:34:12
作者:芯朋微电子
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问财摘要

1、AI大模型的快速发展,推动算力基础设施升级,XPU功耗从数百瓦跃升至数千瓦。供电系统不再只是幕后支撑,尤其是最靠近XPU的三次侧供电,正面临瞬态响应更快、电流承载更大、热管理更严苛、运维要求更复杂等多重挑战,成为决定整机性能释放与稳定运行的关键环节。 2、芯朋微构建了全栈产品体系,提供XPU供电完整产品矩阵,以“控制器+功率级+保护+周边供电”的协同方式,形成面向XPU三次侧供电的系统级闭环,支撑AI算力平台供电架构升级。
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AI大模型的快速发展,正在推动算力基础设施加速升级,XPU功耗也随之从数百瓦跃升至数千瓦。在这一过程中,供电系统不再只是幕后支撑,尤其是最靠近XPU的三次侧供电,正面临瞬态响应更快、电流承载更大、热管理更严苛、运维要求更复杂等多重挑战,成为决定整机性能释放与稳定运行的关键环节。

芯朋微提供XPU供电完整产品矩阵

支撑AI算力平台供电架构升级

围绕AI数据中心和高性能加速平台需求,芯朋微(688508)构建了由 PN68XX 多相控制器、PN786X Smart Power Stage、PN788X/PN7893 E-Fuse、PN685X POL 组成的全栈产品体系。其核心竞争力不在单一器件参数,而在于以“控制器+功率级+保护+周边供电”的协同方式,形成面向 XPU 三次侧供电的系统级闭环。从核心 Vcore 到周边电源轨,从性能释放到安全防护,芯朋微(688508)正以完整产品矩阵,支撑AI算力平台供电架构升级。

从800V HVDC到1V Vcore AI 数据中心高压直流三级电源系统方案

芯朋微实物DEMO:XPU三次侧供电

01

大脑中枢,瞄准高动态AI负载

作为电源系统的“大脑”,PN68XX 系列多相控制器(如 PN6835、PN6844、PN6858 等)以5~16相全覆盖、双路/三路输出及PMBus、AVSBus、SVI2/3、SVID、PVID等全主流数字协议兼容能力,构建起“全协议 + 全相数”的完整产品矩阵;依托COT + TLVR + 非线性控制组成的核心“黄金三角”,产品不仅能够全面覆盖 AI 算力、电源高性能供电等关键场景,还可实现对主流竞品的 Pin-to-Pin 无缝替代;与此同时,我们提供 JDM 深度定制服务,支持私有协议扩展与架构级协同研发,以更高适配度、更快导入效率和更强平台延展性,助力在 AI 算力时代抢占性能与上市先机。

全协议、全相数、可定制的多相控制器平台——PN68XX

PN68XX | 封装/订购信息

VRM多相控制器

PN68XX典型特征:

多相可扩展电源

■灵活的相位数量与顺序分配:(16+0)到(8+8)

■双输出电压控制回路

支持多协议PMBus/I2C和AVSBus、SVI2、SVI3、SVID、PVID

兼容多种类型的DrMOS

内部NVM可用于数据自由配置

支持引脚多功能配置

支持自动环路补偿

最少外部元件

支持可编程非线性控制以减小过冲

支持灵活的双轨相数配置

支持自动相数调节提升总体效率

支持多相自动均流

支持多相动态与静态均温

支持可编程负载线调节

支持异常记录,错误情况保存在NVM中

支持输入和输出电压、电流、功率和温度检测

支持UVLO、OVP、UVP、OCP、UCP、OTP、RVP等保护,保护动作可选择正常工作、锁存、重试、打嗝四种模式

支持读写保护功能提高安全性

1.1

支持JDM联合开发模式

加快导入并提升平台延展性

支持 JDM 联合开发,基于 Any-to-Any IO 软映射与多级定制能力,突破引脚与协议限制,缩短交付周期(883436),帮助构建技术壁垒,推动电源芯片从“功能器件”升级为“智能节点”。

LV1-IO 软映射定制

■ 解除束缚:灵活 I/O 允许 DrMOS 不再迁就控制器引脚顺序。

■ 最优布局:DrMOS 可以放置在离CPU,最近、热分布最均匀的位置。

■ 性能提升:最短的功率回路大幅降低了PDN阻抗和寄生电感,从而提升了瞬态响应并减小了电压跌落 (Vdroop)。

LV2-全 IO 与功能定制

客户自定义所有 IO 引脚位置,以及专属功能扩展,根据客户主板的最优走线需求,建立Flexible芯片料号体系

LV3-客制命令集定制

基于第三代带核架构 的终极定制服务,将极大压缩定制服务的交付时间,更完备的定制扩展服务,支持用户植入私有命令集,甚至集成稀有/私有通信协议

1.2

依托 COT + TLVR + 非线性控制,

满足 AI 算力等高动态供电场景

融合 COT 的 nS 级响应、TLVR 的低等效电感与非线性控制的瞬态加速能力,并结合高精度 DPLL 锁频锁相,在突破传统带宽限制的同时,实现典型工况下 1200V/μs 的极致动态响应,轻松应对 AI 芯片超高 di/dt 负载挑战。

快:COT 架构天然具备 nS 级瞬态响应,无需复杂环路补偿,可快速跟随大电流负载跃迁

强:TLVR + 非线性控制有效降低等效电感、加速瞬态调节,突破传统方案带宽瓶颈,提升高 di/dt 场景供电能力

Vdroop测试条件:108~430A,

1200A/μs,Vo=1.8V,DC_LL=0.5mΩ

PN6845,Vdroop,

pkpk=181.9mV M29XX,Vdroop,

pkpk=184.6mV Vdroop测试条件:60~430A,

1200A/μs,Vo=1.8V,DC_LL=0.5mΩ

PN6845,Vovershoot,pkpk=207.7mV M29XX ,Vovershoot,pkpk=211.8mV

稳:高精度 DPLL 以 pS 级动态微调 Ton,锁定 PWM 频率与相位,显著抑制传统 COT 的频率抖动、并相纹波与负载偏移,同时将 Vo 输出精度控制在 5mV 以内

测试条件:12V-1V

600kHz,8相,0A

测试条件:12V-1V

600kHz,8相,160A

1.3

从“电流平衡”走向“热平衡”

通过温度闭环动态调配各相出力,让冷相多分担、热相少承载,消除局部热点,显著提升系统可靠性与 MTBF。

均温前

均温后

破解传统局限

传统控制只追求 Current Balance,忽视 PCB 布局与散热差异,易导致局部相位过热失效

温度闭环调节

基于 SPS Sensor 实时监测各相温度,动态调整电流分配权重,实现热平衡控制

提升系统可靠性

即使电流不再绝对均衡,也能有效抑制热点,避免弱相位率先失效,延长系统寿命

02

SGT 独特器件结构及工艺创新

(DrMOS/E-fuse/POL)领先性能

在 XPU 核心供电场景中,芯朋微(688508) 90A DrMOS 和 0.7mΩ 超低导阻 E-Fuse 具有领先性能,不仅源于 COT 等先进控制架构,更得益于在 SGT/Trench 底层功率器件结构和工艺上的深厚积累;其中,SGT 技术通过降低开关损耗、压低导通电阻并提升抗雪崩与热稳定性,为 DrMOS 的高频高效供电能力和 E-Fuse 的低损耗高可靠保护能力提供了关键支撑,成为芯朋微(688508)突破 XPU 高效率、高功率密度与高可靠性供电需求的核心基础。

真正扛住XPU末端大电流的核心单元

Smart Power Stage——PN786X

在末端供电方面,芯朋微(688508)推出 PN786X 系列 DrMOS/Smart Power Stage 产品,面向 XPU 大电流 VRM 等高密度多相应用。其中,PN7864 支持70A,PN7865/PN7866 支持90A,输入电压范围均为 5~16V,并集成电流与温度感测功能,可为控制器提供更准确的反馈信息,帮助平台实现更好的均流、均温与闭环遥测,进一步提升供电效率、热表现与系统稳定性。

PN7864/5/6 | 封装/订购信息

PN7865 典型特征:

稳态电流输出能力达到90A VIN电压输入范围: 5V ~ 16V

支持5V以及3.3VPWM匹配应用,支持三态指令

下管Rdson=0.75mΩ/上管Rdson=2mΩ

高精度电流检测以及电流信号输出(5uA/A)

高精度温度检测以及温度信号输出(8mV/°C)

最高支持2MHz开关频率

全方位的智能保护

过温保护(OTP)

过流保护(OCP)

上管以及SW点短路保护

VCC/VDRV欠压锁死(UVLO)

封装:QFN-39 (5x6)

PN7865 核心优势:

低内阻低反向恢复功率MOSFET MCM封装: 良好的散热性能

电流镜 SenseFET: Imon精度≤3%

与外商匹敌的效率曲线 (xxxx390)

重载下效率甚至更高

PN7865:99.3℃

xxxx390 :104.4℃

三次侧“先保护,再上电”

E-Fuse——PN788X

在输入端保护方面,芯朋微(688508)推出 E-Fuse 产品系列,覆盖服务器与加速卡的 12V 及更高母线分配场景。其中,PN7885 支持 5~18V、60A,Rds_on 低至 0.7mΩ;PN7882 支持 5~18V、20A,Rds_on 为 1.6mΩ;PN7893 面向 9~80V 应用,支持 30A,Rds_on 为 1.7mΩ,并支持 Latch / Hiccup 模式及 PMBus,可为热插拔、浪涌、短路与异常瞬态提供更完善的前端保护。

PN7885 | 封装/订购信息

PN7885 典型特征:

MCM封装,集成功率MOSFET以及控制器

集成0.76mΩ SGT MOSFET MOSFET工艺优化,超宽SOA

超过60A的DC电流能力

5V~18V输入

智能限流保护/过温保护

支持并联

PN7885A1(Latch),PN7885A2 (Hiccup)

封装:TLGA-32 (5x5)

PN7885 核心优势:

1%电流汇报精度

超宽SOA低内阻 FET

低热阻MCM封装

精准补给,让周边供电更高效、更标准

POL(Point of Load)——PN685X

在周边供电方面,芯朋微(688508)提供 PN6850、PN6851 等 POL 产品系列,面向 XPU 平台 DDR、Chipset 及其他低压轨供电场景。其中,PN6850/PN6851 均支持 40A、4.5~17V 输入,采用 QFNCC-5×6 封装,PN6851 进一步支持 PMBus,可为多路本地降压提供更紧凑、高效且易于标准化管理的解决方案。

PN6850 | 封装/订购信息

PN6850 典型特征:

40A最大输出电流

集成自主研发SBR的SGT FET,高可靠性,高效率

下管Rdson=0.8mΩ/上管Rdson=2.3mΩ

COT架构,拥有快速的动态反应速度

支持DCM,实现全负载下效率最优解

支持过流保护,过温保护

支持Pre-Bias启动

封装:QFN-36 (6x5)

PN6850 核心优势:

低内阻低反向恢复的功率MOSFET MCM封装:绝佳的散热性能

芯朋微提供完备的工具链支持

芯朋微(688508)具备完备的工具链支持软件,自动化生成参数配置界面告别繁琐寄存器。

不止是功率器件,

更是面向AI平台的国产供电方案

芯朋微(688508)的优势不只是做功率器件,而是把自研功率器件与控制 IC 深度协同设计:在 PN786X DrMOS 中,将自研驱动 IC 与自研 SGT 高低边 MOSFET 共同封装,凭借对器件寄生参数的精准掌握,实现更优死区时间控制,降低开关损耗;同时集成高精度电流与温度采样能力,为智能均流和热均衡提供基础。

面向 XPU“超大电流、极端瞬态、数字化运维”的供电需求,芯朋微(688508)进一步以 PN68XX 多相控制器、PN786X Smart Power Stage、PN788x/PN7893 E-Fuse、PN685x POL 形成全栈组合,提供一条可规模化落地的国产化供电方案。

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