Seven predictions unveil the turning point of the AI power supply revolution! Infineon Technologies white paper looks ahead to next-generation technology

這場由人工智能驅動的電力革命，正重塑從芯片到電網的整個供電體系。

英飛凌最新白皮書提出七大關鍵預測，描繪了 AI 供電的未來圖景：未來十年，單顆處理器負載電流將達到 10,000 安培，是當前水平的 10 倍；電源架功率等級將突破 100 千瓦；AI 服務器機架功耗將突破 1 兆瓦；數據中心功耗需求將邁向吉瓦級規模......

該公司電源與傳感器系統事業部總裁 Adam White 指出，自 2022 年底 ChatGPT 發佈以來，AI 技術的指數級增長帶來了前所未有的功率需求挑戰，迫使行業不斷突破創新邊界。

這些預測涵蓋了從垂直供電技術到直流微電網的全方位變革，將對數據中心運營商、設備製造商和投資者產生深遠影響。隨着 AI 工作負載的持續增長，傳統的 48V 供電架構將被高壓直流系統取代，而可再生能源的整合也將成為滿足龐大能耗需求的關鍵。

預測一：垂直供電將主導未來處理器架構

英飛凌預測，垂直供電將成為現代處理器的關鍵技術。

白皮書指出，GPU 和 TPU 採用最先進工藝製程（如台積電 N4P），通過多片硅片集成突破單一製程限制。隨着芯片尺寸增大、供電電壓降至約 0.4V，總電流消耗預計十年內攀升至 10,000 安培。傳統橫向供電方式在如此高電流下佔用空間龐大且損耗顯著，電能將通過主板垂直傳遞至處理器背面。

英飛凌提供從分立功率級到四相垂直功率模塊的完整產品組合，第三代產品電流密度已達 2A/mm²。公司將 OptiMOS™ 7 系列低壓硅基 MOSFET 技術與芯片嵌入封裝技術及專利 3D 集成工藝相結合，在垂直供電方案中實現前所未有的功率密度。

預測二：高壓直流供電架構將取代 48V 生態

當單機架功率突破 1 兆瓦時，系統架構必須從 48V 生態轉向 800V 或±400V 高壓直流供電。這一轉變預計在單機架功率達到 200-250 千瓦時出現，此時 48V 總線母排需承載 4100-5200A 電流。

未來服務器主板將直接運行於 800V 或±400V 電壓下，需要引入電子保險絲、熱插拔功能等新模塊。英飛凌基於 XDP™ XDP70x 熱插拔控制器與 CoolSiC™ JFET 技術的解決方案，能夠實現受控預充電並在異常時快速斷開連接。

公司開發的 6 千瓦 800V→12V 演示板功率密度超過 2300W/in³，峯值效率達 97.4%，滿載效率為 96.6%。

預測三：AI 機架功耗步入兆瓦時代

白皮書指出，訓練萬億級參數 AI 模型需要數千顆 GPU 集成在同一台機器中同步運行。由於 IT 機架內部數據傳輸速率遠高於機架之間，行業趨勢是在單個 IT 機架內集成更多 GPU。當單個機架集成多達 72 台刀片服務器時，IT 機架總功率將在十年內突破 1 兆瓦。

在如此高功率水平下，機架內部空間成為主要物理限制。AI 機架將更專注於 IT 負載與高速通信功能，電源模塊、電池備用儲能單元等附加功能將遷移至側櫃或輔助機架。

預測四：電源架功率等級將突破 100 千瓦

當 IT 機架功率接近 100 千瓦時，基於單相交流輸入的 12 千瓦 PSU 可升級並保持 1U 緊湊尺寸。每個電源架可容納 6 個電源模塊（72 千瓦），每個機架最多配置 8 個電源架，為邁向 1 兆瓦 IT 機架奠定基礎。

英飛凌在 12 千瓦 PSU 演示板中採用多電平架構，高壓部分使用 400V CoolSiC™ MOSFET，次級側採用 80V CoolGaN™ HEMT。當單個 IT 機架功率提升至 1 兆瓦時，數據中心將從單相 PSU 轉向三相 PSU，直接接入 400V AC 或 480V AC 三相交流電網。

預測五：新一代數據中心功率需求邁向吉瓦級

現代 GPU 功耗不斷攀升和 AI 計算節點密集部署，使新建數據中心用電需求已達數百兆瓦級別。未來幾年將出現專門的"AI 工廠"，在同一數據中心園區內用電量將達到吉瓦級，甚至超過數吉瓦。多家超大規模數據中心運營商已發佈相關建設計劃。

英飛凌提供覆蓋 400V 至 3.3kV 各類封裝的 CoolSiC™ MOSFET、CoolSiC™ JFET 保護電路，以及 80V 至 650V 超高速開關 GaN HEMT，確保吉瓦級數據中心實現無障礙穩定運行。

預測六：配電系統將轉向直流微電網

當功率需求逼近吉瓦級時，必須建立全新配電基礎設施。直流微電網被認為是最有潛力塑造未來 AI 數據中心的架構方案，電能由中壓交流電網（10-35kV）直接集中生成，以高壓直流形式分配，消除傳統 AC-DC 電源模塊。

固態變壓器（SST）技術將發揮關鍵作用，能夠直接從 10kV-35kV 中壓交流電網接收電能，提供穩定可調的高壓直流配電。每台固態變壓器輸出功率預計可達 2-10 兆瓦。英飛凌為此類應用提供廣博的 CoolSiC™ MOSFET 和 IGBT 產品組合（電壓範圍覆蓋 750V-3300V）。

預測七：可再生能源成為 AI 發展關鍵約束

根據國際能源署預測，AI 是未來十年全球電力需求增長的三大驅動因素之一。全球數據中心所使用電力中，來自可再生能源的比例正逼近 50%。要支撐下一輪 AI 爆發式增長，電力必須以可持續方式獲取。

英飛凌預計：

1. AI 數據中心必須採用可再生能源擺脱對化石燃料的依賴，支持 1 吉瓦級數據中心運行約需 8 平方公里太陽能電場
2. 核電和小型核反應堆未來將穩定供應零碳能源
3. 儘管非可再生能源仍將發揮作用，但全球趨勢聚焦於推動數據中心低碳化