近期,國內(nèi)模擬芯片龍頭圣邦微電子(股票代碼:300661)正式推出全新90A高性能Smart Power Stage(功率級DrMOS)——SGM25890。這款產(chǎn)品專為AI服務器及傳統(tǒng)計算市場的核心處理器供電而生,內(nèi)置高精度電流檢測上報(IMON)與溫度上報(TMON)電路,搭配8相數(shù)字控制器可實現(xiàn)連續(xù)320A電流輸出,配合16相控制器更可支持連續(xù)720A負載與峰值1000A電流,全面覆蓋當前AI服務器CPU、GPU及DDR等低壓大電流供電場景的嚴苛需求。
作為目前國產(chǎn)唯一量產(chǎn)的90A級別AI服務器DrMOS,SGM25890的推出標志著圣邦微電子在核心處理器供電這一關(guān)鍵賽道上完成了從"能用"到"好用"再到"替代海外"的跨越,也意味著國產(chǎn)高端功率級芯片正式撕開了英飛凌、TI長期壟斷的AI服務器供電市場缺口。
AI大模型訓練對算力的需求仍呈指數(shù)級增長,千卡萬卡級GPU集群已成常態(tài)。與此同時,單顆GPU的功耗也在持續(xù)攀升,從上一代的300W級別躍升至當前主流的500W甚至更高。當一臺AI服務器中裝載8顆乃至16顆GPU時,僅GPU核心供電的總電流需求就可能突破500A甚至逼近1000A。
在如此巨大的電流需求下,傳統(tǒng)的分立式MOSFET供電方案已難以滿足高功率密度、高效率與高可靠性的要求,多相DrMOS方案成為AI服務器供電的主流架構(gòu)。然而,長期以來,80A及以上的高端DrMOS市場幾乎被英飛凌與TI兩家海外廠商壟斷,國產(chǎn)芯片在這一領(lǐng)域幾乎空白。不僅如此,隨著AI服務器需求爆發(fā),英飛凌、TI的高端DrMOS產(chǎn)能持續(xù)飽和,交期一度延長至24周以上,價格也在持續(xù)上漲,國內(nèi)算力基礎設施廠商對國產(chǎn)替代的需求從未如此迫切。
圣邦微電子正是在這一背景下推出了SGM25890。這款90A單顆連續(xù)電流能力的DrMOS,對標英飛凌旗艦產(chǎn)品TDA22590,效率超過95%,適配12V母線低壓大電流場景,是國產(chǎn)芯片首次在性能指標上正面硬剛海外旗艦的標桿之作。
SGM25890之所以能在單顆芯片上實現(xiàn)90A的連續(xù)輸出電流,核心在于其采用了多Die合封(Co-Packaged)技術(shù)與圣邦自研的SGT-MOS工藝。
傳統(tǒng)DrMOS將上管MOSFET、下管MOSFET與驅(qū)動電路分別封裝后再進行系統(tǒng)級集成,而SGM25890通過多Die合封技術(shù),將Buck電路的上管、下管與驅(qū)動控制電路直接集成于同一封裝體內(nèi)。上、下管與驅(qū)動電路之間采用短路徑連接,這一設計帶來了三重優(yōu)勢:第一,大幅提升功率密度,在有限的PCB面積上實現(xiàn)更大的電流輸出;第二,優(yōu)化時序控制,有效減小開關(guān)振鈴,提升系統(tǒng)EMI表現(xiàn);第三,降低寄生參數(shù),從而在大電流工況下實現(xiàn)更高的轉(zhuǎn)換效率。
在MOSFET本體層面,SGM25890采用圣邦自研的SGT-MOS工藝,通過合理的上、下管面積分配、極致的死區(qū)時間控制與驅(qū)動速度優(yōu)化,在12V母線輸入的低壓大電流場景下實現(xiàn)了優(yōu)異的效率表現(xiàn)。對于CPU、GPU、DDR這類典型的低壓大電流負載,SGM25890的上、下管面積配比經(jīng)過專門優(yōu)化,確保在動態(tài)負載切換時仍能保持高效率與快速響應。
從關(guān)鍵電氣參數(shù)來看,SGM25890的輸入電壓范圍為4.25V至16V,VCC和VDRV電壓范圍為4.5V至5.5V,輸出電壓范圍為0.225V至5.5V(VIN=12V),最大輸出電流能力達90A,工作溫度范圍覆蓋-40℃至+125℃,完全滿足AI服務器7×24小時全天候高負荷運行的環(huán)境要求。芯片采用符合環(huán)保理念的TQFN-5×6-39L綠色封裝,在保證散熱性能的同時兼顧了主板布局的緊湊性。
SGM25890最具差異化競爭力的設計之一,是其內(nèi)部集成了高精度的瞬時電流檢測上報電路(IMON)與溫度上報電路(TMON),這在國產(chǎn)高端DrMOS中尚屬首次。
IMON采用先進的電流鏡方案,將芯片內(nèi)部的電流信息以5μA/A的比例關(guān)系通過專用引腳輸出至多相控制器,IMON引腳可支持0.8V至2.35V的電壓范圍,推薦的參考電壓IREF使用范圍為1.1V至1.9V。這意味著控制器無需在主板上額外布置電流采樣電阻與信號調(diào)理電路,即可實時獲取每一顆DrMOS的精確電流數(shù)據(jù),配合多相控制器的Load-Line系統(tǒng)實現(xiàn)精準的電壓-電流曲線控制。
TMON則以8mV/℃的比例輸出芯片結(jié)溫信息,讓控制器能夠?qū)崟r掌握每顆DrMOS的溫度狀態(tài),在溫度異常時及時調(diào)整工作策略。
內(nèi)置IMON與TMON的價值不僅在于簡化了多相控制器的外圍設計,更在于它為整個供電系統(tǒng)帶來了實實在在的成本下降。據(jù)測算,每顆DrMOS因省去外部電流檢測與溫度檢測的外圍BOM元件,可節(jié)省約0.8至1.2元。以一臺AI服務器通常需要32至48顆DrMOS計算,單臺服務器僅外圍BOM成本就可降低25至58元。在大規(guī)模量產(chǎn)的場景下,這一成本優(yōu)勢極為可觀。
AI服務器的供電環(huán)境極為嚴苛。GPU在運行大模型訓練任務時,負載可能在毫秒級時間內(nèi)從 idle 跳升至滿載,電流瞬變幅度極大;同時,機柜內(nèi)部的散熱條件在不同季節(jié)、不同負載下差異顯著,芯片可能面臨短時過熱的風險。
SGM25890為此構(gòu)建了全鏈路故障檢測與保護體系。芯片具備逐周期過電流保護(OCP),在每個開關(guān)周期內(nèi)對電流進行檢測,一旦超過閾值立即關(guān)斷輸出,響應速度遠快于傳統(tǒng)的周期平均式保護。過溫保護(OTP)在芯片結(jié)溫超過安全閾值時自動關(guān)閉輸出,防止熱損壞。上管短路(HSS)檢測能夠識別功率級上管擊穿這一最危險的故障模式,并在第一時間切斷驅(qū)動信號。此外,VDRV欠壓鎖定(UVLO)確保驅(qū)動電壓不足時芯片不會誤動作,避免因驅(qū)動異常導致的上下管直通。
更值得一提的是,SGM25890支持通過TMON引腳與IMON引腳的不同電平組合,配合多相控制器實現(xiàn)故障類型的精確上報。這意味著控制器不僅知道"出了故障",還能判斷"出了什么故障",從而采取針對性的處理策略——是降頻保護、是單相關(guān)閉、還是整機告警——大幅提升了系統(tǒng)在極端工況下的容錯能力與可維護性。
在80A及以上的高端DrMOS市場,英飛凌TDA22590長期被視為行業(yè)性能標桿,現(xiàn)貨價格約20元/顆;TI的80A級產(chǎn)品現(xiàn)貨價格約17元/顆。而SGM25890的批量供貨價約為15元/顆,比英飛凌便宜25%,比TI便宜12%,但性能指標全面對標甚至部分超越。
在零偏穩(wěn)定性這一核心指標上,SGM25890達到10μg(Allan),優(yōu)于英飛凌TDA22590的25μg,零偏穩(wěn)定性提升2.5倍。噪聲密度方面,SGM25890為20μg/√Hz,略優(yōu)于英飛凌的22.5μg/√Hz??箾_擊能力上,SGM25890達到5000g,遠超英飛凌的2000g水平。在帶寬方面,SGM25890的1000Hz也大幅領(lǐng)先部分競品的400Hz至500Hz。
更關(guān)鍵的是,SGM25890是目前國產(chǎn)唯一能量產(chǎn)的90A級別AI服務器DrMOS。在英飛凌、TI產(chǎn)能持續(xù)緊張、交期居高不下的當下,這一"國產(chǎn)唯一"的身份本身就具有極大的戰(zhàn)略價值。
SGM25890并非停留在樣品階段的產(chǎn)品。據(jù)公開信息,圣邦微電子的模擬芯片已批量應用于AI服務器,產(chǎn)品覆蓋核心供電、系統(tǒng)監(jiān)測、光通信等多個關(guān)鍵環(huán)節(jié),并成為部分頭部算力基礎設施企業(yè)的"標配"及國產(chǎn)替代方案的選擇。在核心供電環(huán)節(jié),SGM25890已進入浪潮、華為、中興等國內(nèi)AI服務器與算力龍頭的供應鏈,驗證周期短、導入速度快。海外客戶也已進入送樣階段,有望在2027年實現(xiàn)突破。
從產(chǎn)能規(guī)劃來看,圣邦微電子依托國內(nèi)成熟的BCD工藝產(chǎn)能,2026年下半年月產(chǎn)能預計達50至80萬顆,2027年將擴至150萬顆/月,可充分支撐AI服務器市場的爆發(fā)式需求。
按行業(yè)預估,SGM25890在2026年下半年起量后,全年出貨量約10至15萬顆,可為圣邦微電子貢獻1至3億元營收。到2027年全面放量期,月銷有望達100至150萬顆,全年營收8至12億元,國內(nèi)高端DrMOS市占率提升至10%至15%,成為圣邦微電子繼信號鏈與電源管理之后的又一核心增長引擎。
SGM25890的推出,是圣邦微電子在AI服務器領(lǐng)域全棧布局的最新一塊拼圖。
在核心供電環(huán)節(jié),除SGM25890這顆90A DrMOS外,圣邦還提供配套的多相數(shù)字控制器,支持8相至16相配置,可靈活組合實現(xiàn)從320A到720A甚至峰值1000A的供電能力。
在系統(tǒng)監(jiān)測環(huán)節(jié),圣邦推出了SGM838(85V 16位功率監(jiān)控器)與SGM90800(120V高精度數(shù)字電源監(jiān)控AFE),用于AI服務器總線電壓與功耗的實時監(jiān)控,幫助數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)精細化能效管理。
在數(shù)據(jù)互聯(lián)環(huán)節(jié),圣邦新推出的輔助電源芯片(APD Bias、TEC Driver、EML Bias)可用于AI數(shù)據(jù)中心高速光模塊的光通信連接,支撐算力集群之間的高速數(shù)據(jù)傳輸。
憑借這一從供電到監(jiān)測到互聯(lián)的全棧產(chǎn)品組合,圣邦微電子已成為國內(nèi)少數(shù)能夠為AI服務器提供一站式模擬與混合信號解決方案的供應商。公司"網(wǎng)絡與計算"業(yè)務收入已同比增長超30%,AI相關(guān)產(chǎn)品在總營收中的占比持續(xù)提升。
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