全球各類行業會議正聚焦電源設計面臨的功率密度挑戰。從得克薩斯州奧斯汀舉辦的APEC 展會、本周在舉辦的英飛凌 AI 日，到前不久在圣何塞舉辦的GTC 大會，半導體廠商紛紛推出新方案，縮小電源系統體積、提升通流能力。

一、Power Integrations：GaN 賦能反激電源，功率上探 450W

Power Integrations（PI）采用更高效的氮化鎵（GaN） 技術，升級其核心產品線TOPSwitch。這款經典單端反激轉換器全球應用廣泛，最新 GaN 版本將功率上限從250W 提升至 450W，可用于電動工具、電動自行車等高功率電池充電器。

PI 技術推廣總監安迪?史密斯表示：“TOPSwitch 誕生于 1994 年，是 PI 的立身之本。我們的目標是打造高效、高性價比的電源轉換器。全球每棟建筑里基本都有兩顆 TOPSwitch 芯片。”

該器件采用反激拓撲與恒壓控制，使用725V MOSFET，可將 60V–308V 交流電轉為 1.8V–150V 直流電。傳統單端反激上限約 250W，超過后I2R 損耗難以接受，通常改用半橋或諧振轉換器。

“我們用 GaN 晶體管替換 MOSFET，讓 230V 應用下反激方案可做到450W，進入此前禁區。”

TOPSwitch GaN（TSG）沿用 TinySwitch 的控制器與布局，20W–450W 功率范圍無需改板。這對電池容量與充電速率快速提升的電動工具充電器尤為關鍵 —— 此前多用 LLC 諧振方案，而 TSG 成本更優。

“我們預計這款產品出貨量將達數億顆級別。”

為保障供應，PI 在藍寶石晶圓上自研外延與反應器工藝：“藍寶石供應幾乎無限，LED 行業已充分驗證。我們在美國、中國、亞洲其他地區均有晶圓廠伙伴，實現地域多元化。”

史密斯強調：“我們用 GaN 把反激帶入新領域。關鍵不在新材料，而讓設計師能用單端反激，替代雙端或諧振架構。”

TSG 比原版 TinySwitch 更復雜，采用三顆獨立裸片：低壓共源極 FET、GaN 管與控制器，而非單片集成。

“我們用新型控制算法調控開關關斷時間，全負載效率平坦，輕載下僅降約 10%。芯片自偏置，無需外部自舉電路，開關頻率約150kHz，滿足全球 EMI 標準。效率與現有 TinySwitch 相當，約91%–92%，但用更簡單的反激實現更高功率密度。”

二、德州儀器：IsoShield 集成隔離驅動，尺寸縮減 70%

功率密度同樣是數據中心核心難題。

TI 高壓產品總經理坎南?桑達拉潘迪安表示：“最大供電問題就是功率密度 —— 所有領域都要在更小空間塞下更多功率，最佳路徑就是集成。”

TI 將平面變壓器集成進封裝流程，使隔離柵極驅動體積與高度縮減高達 70%。IsoShield技術已用于1.5W DC-DC 轉換器，為 800V 電網高壓晶體管供電。他稱這是數據中心供應鏈的根本性變革。

“電源變壓器是 1880 年代的技術，需要大量銅與疊層銅，如今交期長達 2.5 年，很多環節瀕臨崩潰。邁向 800V 是數據中心與電網的關鍵一步，從銅鋼供應鏈轉向硅供應鏈，800V 只是起點。”

IsoShield 在系統級封裝（SIP）中通過內置空心平面變壓器形成中間隔離屏障，幾乎適用于所有需要高壓側開關的場景，汽車是典型市場。器件越小越輕，優勢越明顯，抗振動與板級可靠性也更強。

TI 產品線經理大衛?斯努克說：“我們擁有全集成 DC-DC 轉換器，支持從基礎到增強型全等級隔離。IsoShield 的獨特之處在于基于我們現有封裝技術演進，成為封裝流程的一部分，因此相比上一代體積再縮40%。”

桑達拉潘迪安認為，高壓晶體管驅動對數據中心愈發重要：

“現在數據中心的硅與電子元件密度前所未有。數據中心將取代汽車成為可靠性標桿。這些模塊把電路從 30 顆器件減到不到 10 顆，直接影響 ** 平均無故障時間（MTBF）** 與電源壽命。”

他評價 NVIDIA GTC 大會：“展示的偏置電源支持極為可靠的設計，完整 800V 電源架構從電網直連柵極，含熱插拔控制器與800V 轉 6V、20kW 總線轉換器，功率密度超2kW / 立方英寸，堪稱史無前例。電源鏈末端還有6V 轉 1V 以下多相降壓轉換器。未來數據中心的供電需求都能滿足。”

三、英飛凌：TLVR 四相模塊，電流密度超 2A/mm2

本周在臺灣 AI 日，英飛凌展示面向高端 AI 數據中心的高電流密度四相電源模塊 TDM24745T。該模塊集成 OptiMOS MOSFET、TLVR（跨電感電壓調節器）電感與去耦電容，封裝尺寸9×10×5mm。

這是首款采用 TLVR 電感的模塊，輸出電容需求最多降低50%，助力系統設計師實現更高效、省空間的布局。

電流密度超2A/mm2，為高端 GPU 與 AI 處理器所需大電流內核軌路提供最高320A電流，支持芯片橫向 / 縱向供電，節省寶貴 PCB 面積。

英飛凌電源 IC 與連接事業部高級副總裁兼總經理阿薩爾?扎伊迪表示：

“AI 負載以前所未有的速度擴張，對高效、極致緊湊供電的需求空前迫切。TDM24745T 重新定義大電流穩壓的可能。我們將業界領先電流密度與 TLVR 技術融入極小尺寸，幫助客戶釋放更多算力、降低能耗，加速下一代 AI 數據中心部署。”

四、瑞薩電子：650V 雙向 GaN 開關，單級轉換簡化拓撲

瑞薩電子開發出帶直流阻斷功能的雙向 GaN 技術，可大幅減少 AI 數據中心等應用功率轉換拓撲的開關數量Renesas。

這是首款采用耗盡型（d-mode）GaN的雙向開關，單器件可阻斷正負電流并集成直流阻斷。此前瑞薩收購 Transphorm，將 d-mode GaN 技術融入電源產品線Renesas。

目標應用：單級太陽能微型逆變器、AI 數據中心、電動汽車車載充電器。TP65B110HRU大幅簡化電源轉換器設計，以單顆低損耗、快開關、易驅動器件替代傳統背靠背 FET 開關組合Renesas。

單器件雙向能力避免多級多開關橋電路設計。例如傳統太陽能微型逆變器首段用四開關全橋做 DC-DC，再經第二段生成并網交流電。即便邁向高效單級轉換器，工程師仍需克服固有開關局限。如今很多單級設計用傳統單向開關背靠背，導致開關數量增至四倍、效率下降。

雙向 GaN 改變設計選擇，英飛凌、納微、安世等均已開發增強型 GaN 雙向器件。英飛凌將雙向 GaN 列為未來關鍵趨勢之一。

單顆 GaN 集成雙向阻斷功能，可用更少開關實現單級功率轉換。例如典型太陽能微型逆變器僅需兩顆瑞薩高壓 SuperGaN 雙向器件，省去中間直流母線電容，開關數量減半。此外 GaN 開關速度快、存儲電荷低，支持更高開關頻率與功率密度。實際單級微型逆變器中，新 GaN 架構效率超97.5%，取消背靠背連接與慢速硅開關。

這款650V SuperGaN基于專有常關技術，驅動簡單、可靠性高。TP65B110HRU 將高壓雙向 d-mode GaN 芯片與兩顆低壓硅 MOSFET 共封裝，具備3V 高閾值、±20V 柵極裕量與內置體二極管，實現高效反向導通。

這種共源極結構解決 d-mode 器件常通問題，同時讓雙向 GaN 開關兼容標準柵極驅動，無需負柵壓。帶來更簡單、低成本柵極環路設計，在軟 / 硬開關中均實現快速穩定切換，無性能損失。

這也讓需要硬開關的功率拓撲（如維也納整流器）受益于 **>100V/ns高 dv/dt 能力，振鈴最小、通斷延遲短，25℃下典型導通電阻110mΩ**。

瑞薩 GaN 事業部副總裁羅漢?薩姆西表示：“將 SuperGaN 技術擴展到雙向 GaN 平臺，標志功率轉換設計規范的重大轉變。客戶能用更少開關器件、更小 PCB 面積、更低系統成本實現更高效率，同時借助瑞薩柵極驅動、控制器與電源管理 IC 的系統級集成加速設計。”

配套評估板支持不同驅動方案測試、交流過零檢測與零電壓開關（ZVS）軟開關實現。