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次世代電感的黎明 銅磁共燒電感,最大化AI伺服器與高效能電腦的效率與可靠性
前言:AI與HPC時代的電源供應新紀元
隨著人工智慧 (AI)、資料中心與高效能運算 (HPC) 的爆炸性成長,對處理器 (CPU/GPU) 的效能要求日益攀升,其功耗也隨之遽增。這為電源管理系統帶來了前所未有的挑戰。傳統電感元件在應對高電流、高功率密度及嚴苛工作環境時,常面臨瓶頸。在這樣的背景下,今展科技憑藉其深厚的技術積累與自主研發實力,推出了革命性的**「銅磁共燒電感」**解決方案,為新世代AI伺服器與HPC系統提供了前所未有的高效能與高可靠性電源供應。
一、揭秘「銅磁共燒電感」:創新技術的誕生
- 什麼是「銅磁共燒電感」? 銅磁共燒電感 是一種採用獨特高溫共燒工藝(約600°C至1000°C或更高)製造的新型功率電感。此製程將合金軟磁粉末材料與銅導體(例如銅片或單根銅線,而非傳統漆包線,以避免高溫導致絕緣層碳化)共同燒結成型。相較於傳統一體成型電感 (Molding 電感) 使用環氧樹脂膠進行模壓固化,銅磁共燒技術能夠使材料應力獲得釋放、去除雜質,從而達到最佳的磁性能與結構強度。這個概念雖看似簡單,即將導線與鐵心一同燒製,但克服不同材料在高溫下膨脹係數差異導致的開裂等技術難題,則需要深厚的材料科學基礎與精密的工藝控制。
- 為何選擇「鐵硅鋁 (FeSiAl)」作為核心材料? 今展科技在銅磁共燒電感的開發中,策略性地選擇鐵硅鋁 (FeSiAl) 合金軟磁粉作為核心材料。這一選擇基於其卓越特性:
- 低損耗:鐵硅鋁的損耗特性在眾多合金材料中表現優異,僅次於昂貴的坡莫合金 (Permalloy),這直接轉化為更高的能源效率。
- 優異的高頻性能:鐵硅鋁具有較大的表面電阻率,能有效減少粉末顆粒間的渦流損耗,特別是在MHz級的高頻應用下,仍能維持電感的優良特性。
- 極低的磁致伸縮效應:趨近於零的磁致伸縮效應有助於降低電感在高頻或大電流工作時產生的噪音 (Acoustic Noise),為電源工程師提供了新的噪音抑制方案。
二、「銅磁共燒電感」的核心技術優勢:突破傳統界限
銅磁共燒電感技術成功突破了傳統Molding 電感的局限,在多個關鍵性能指標上展現出無可比擬的優勢:
- 徹底解決「電感熱老化」問題: 傳統一體成型電感中的環氧樹脂膠在經歷多次高溫回流焊(如265°C)後,易發生碳化、老化,失去粘結作用,導致鐵心熱老化,進而影響電感性能,嚴重時甚至可能燒毀CPU等周邊零組件。銅磁共燒電感由於是經高溫燒製而成,內部基本不含膠材,因此能完全避免熱老化問題。即使經過多次(例如5次、10次)回流焊測試,其電感特性依然能保持高度一致性。這種極高的可靠性對於需要長期穩定運行的AI Server 電感應用至關重要。
- 優異的「電感耐高壓」差能力: 傳統一體成型電感若粉材包覆不均勻,在較高電壓差環境下(如30V或更高)可能會發生絕緣擊穿並燒毀。銅磁共燒電感因其無膠材結構及採用的無機包覆技術,在絕緣阻抗與耐壓差測試中表現遠優於傳統電感,大幅降低了高壓差下擊穿的風險。
- 更高的功率密度與「電感大電流」承載能力: 憑藉高能量密度、高磁導率和高電阻率的複合合金材料,結合優化的銅磁共燒工藝結構,銅磁共燒電感在相同尺寸下能提供更高的感值、Q值、效率與溫升電流。這意味著在實現相同感量時,所需的線圈匝數更少,導體長度縮短,從而顯著降低直流電阻 (DCR) (低DCR),提升通流能力與效率,並達到高飽和特性。
- 引領小型化與超薄型設計趨勢: 為滿足AI伺服器、高階PC、平板電腦等設備對輕薄短小的嚴苛要求,銅磁共燒電感可以做得比傳統一體成型電感更薄。這不僅有助於優化設備內部的散熱風道設計,更能有效節省寶貴的空間。
- 實現「高頻低損耗」: 除了有效降低渦流損耗外,更低的DCR也進一步減少了銅損。總體而言,銅磁共燒電感在損耗方面的表現遠勝於傳統電感,能源轉換效率得到顯著提升。
三、「銅磁共燒電感」:AI伺服器與HPC高效電源的關鍵
滿足嚴苛的供電需求: 隨著AI算力需求的持續攀升,CPU/GPU的功耗日益增加,對供電系統的穩定性、效率及電流承載能力提出了前所未有的挑戰。銅磁共燒電感憑藉其高功率密度、電感大電流承載能力、優異的散熱特性以及徹底解決電感熱老化問題所帶來的高可靠性,成為AI伺服器、資料中心、高效能運算 (HPC) 等高階電源管理應用的理想選擇。
Vcore VRM 電感的理想選擇: 在CPU/GPU核心處理器的電壓調節模組 (VRM) 設計中,電感扮演著穩定供電的關鍵角色。銅磁共燒電感能夠提供更高速率的鏈路品質、更低的鏈路阻抗以及優質的熱管理能力,確保系統在高負載下依然高效穩定運行,是Vcore 電感的理想升級方案。
助力垂直供電技術發展: 在追求更輕薄、更高效、更穩定的垂直供電 (Vertical Power Delivery) 方案中,銅磁共燒電感的小型化和超薄設計優勢使其更能凸顯其價值,有助於實現更優化的電源佈局。
四、今展科技:銅磁共燒電感技術的領航者
目前,全球範圍內掌握銅磁共燒電感核心技術的廠商仍屬少數。許多廠商仍在嘗試階段,而今展科技作為一家擁有深厚技術積累的專業電感製造商,憑藉超過四年的自主研發與對材料科學的深刻理解,成功掌握了銅磁共燒的核心技術,並率先選擇使用高性能的鐵硅鋁 (FeSiAl) 材料。這使得今展科技在高性能電感的開發上取得了顯著進展,成為業界少數具備此先進技術能力的領導廠商之一。
結論:展望未來電源技術,共創高效能運算新局
銅磁共燒電感的出現,無疑為AI、HPC等高階應用領域的電源設計帶來了革命性的突破。其在高功率密度、高電流、高穩定性、低損耗及解決傳統痛點方面的卓越表現,使其成為未來磁性元件發展的重要方向。今展科技將持續投入銅磁共燒電感的研發與量產,致力於提供高性能、高可靠性的解決方案,與客戶攜手在新世代電子產品設計中取得領先,共同迎接高效能運算的嶄新未來。
YouTube 連結
https://youtu.be/YXfTir29cGw
產品規格
https://zh-tw.arlitech.com/cu-fe-co-firing