高效能電源設計論壇特別報導

AI帶動PSU規格升級 意法數位電源方案蓄勢待發

作者: 黃繼寬
2025 年 03 月 21 日

AI資料中心需要龐大電力,因此,在生成式AI應用大行其道的今天,伺服器電源的需求也跟著水漲船高。同時,為了讓電源系統具備更好的效率及密度,導入數位控制技術將是必然趨勢。

意法(ST)半導體技術行銷經理張世昌(圖)表示,生成式AI正在全方位帶動資料中心對電源設備的需求。不管是交換設備、儲存設備或運算設備,在2023~2029年間的出貨量,都可望出現2%到5%左右的複合年增率(CAGR)。而且,資料中心設備的出貨量增加,不僅意味著客戶需要更多電源供應器(PSU),資料中心應用對PSU的規格需求,也同時出現轉變。

意法(ST)半導體技術行銷經理張世昌表示,AI興起將帶動PSU往更高功率的方向邁進,同時也讓數位電源架構更加普及。

 

根據市場研究機構Yole的預估,在2023~2028年間,以銷售金額來看,輸出功率在1kW~3kW之間的PSU仍會是市場的主流規格,但輸出功率在3kW以上的PSU,其銷售金額的CAGR將高達20.3%。對PSU產業而言,這意味著未來幾年的產品發展趨勢,將很明顯往3kW以上的高階產品發展。

PSU的規格升級,離不開透過微控制器(MCU)實現的數位電源控制技術。透過數位控制,電源系統可以具備更高的轉換效率、功率密度,並且更安全可靠。因此,許多大功率PSU都已導入數位電源控制技術。為滿足數位電源應用的特殊需求,意法的STM32產品家族裡面,也有專為數位電源打造的STM32G4系列方案。

STM32G4是一系列採用Arm Cortex-M4核心,且內建大量ADC、DAC、高精度計時器(Timer)與數學運算加速器的MCU,專為滿足高效能數位電源應用的需求而設計。STM32G4的數學運算加速器可以對三角函數座標旋轉計算及濾波演算法進行加速。前者通常用於馬達驅動控制,後者則可以讓數位電源在動態負載範圍內始終維持高效能的輸出。

值得一提的是,由於數位電源是透過演算法來進行控制,因此使用數位電源架構的PSU,其關鍵差異化往往來自供應商自己開發出來的控制演算法,且演算法若被竄改,後果更不堪設想。

為保護這些重要的智慧財產(IP),MCU必須內建有效的安全機制。對此,STM32G4也已經做好準備。其內建的安全記憶體區塊在啟動後,就無法存取或除錯,適合用來儲存重要資料。

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