Renesas推出了650V GaN(氮化镓)功率器件,专为超大规模AI数据中心电力转换系统设计。

瑞萨电子推出了一款新型650V氮化镓(GaN)功率器件，专为AI数据中心日益严苛的功率架构而设计。TP65H020G4PLSGBD器件将650V GaN FET与双面散热(DSC)PQFN封装相结合，尺寸仅为8×8mm。瑞萨电子将该器件定位于800V高压直流(HVDC)AI数据中心架构，在该架构中，更高的机架功率对功率转换、热管理和板级空间提出了更多要求。该公司目前正在向主要AI数据中心OEM和ODM厂商提供样品，量产计划于2027年中期开始。

传统功率半导体封装主要通过一侧散热。瑞萨电子的DSC封装设计用于从器件的顶部和底部散热，将顶侧热阻降低10%，同时将650V GaN器件集成在8×8mm的封装面积内。新封装的尺寸比瑞萨电子现有的10×15mm TOLT封装小57%。对于AI数据中心功率系统，这种物理尺寸的减小具有重要意义。随着机架功率的增加，设计人员需要在日益受限的布局内容纳更多功率转换元件。更小的封装可以节省电路板空间，同时为热管理提供了更大的灵活性。

该器件面向800V直流/直流中间总线转换器(IBC)，这些转换器将高压直流降压至48V、12V或6V等更低的分配电压级以供下游系统使用。该器件还用于侧挂功率机架中的电池备用单元(BBU)和电容器备用单元(CBU)级—这是围绕AI加速器而非计算设备本身的基础设施。随着AI加速器部署推动机架功率朝向数百千瓦乃至最终兆瓦级系统发展，功率转换级的效率和物理密度变得越来越重要。

TP65H020G4PLSGBD的典型导通电阻为20mΩ，是瑞萨电子650V级器件中最低的之一。基于该公司的Gen IV Plus GaN架构，它采用了低栅极电荷、最小输出电容和最小反向恢复特性。该器件具有内置续流二极管和高阈值电压。该器件采用D-mode GaN与低压硅MOSFET的组合，允许使用标准硅栅极驱动器而非专用的E-mode驱动器。它支持MHz范围的开关频率，有助于降低功率转换系统中无源元件的尺寸。

瑞萨电子已在工作设计中验证了该器件。一个6kW的800V至48V LLC直流变压器参考设计由瑞萨电子RA6T3微控制器控制，实现了2.6 kW/in³的功率密度。在单模块测试中，满载效率比采用该公司TOLT封装的等效设计高0.21个百分点。更小的DSC封装还节省了电路板空间，改善了功率FET之间的版图匹配。瑞萨电子已开发出使用相同DSC平台的800V至12V和800V至6V DC/DC IBC参考设计。

这款新型GaN器件扩展了瑞萨电子在AI基础设施高压功率转换方面的更广泛战略。该公司在2025年推出了其Gen IV Plus 650V GaN产品组合，包括TOLT、TO-247和TOLL等封装；新的DSC封装使该平台朝向更高功率密度发展，而不是代表一个新的GaN技术代次。瑞萨电子将该器件与其辅助控制器、栅极驱动器和微控制器一起定位，为OEM、ODM和超大规模运营商创造更集成的供应方案。新DSC封装是与主要AI基础设施客户合作开发的，采用了行业标准的封装尺寸以提高采购灵活性。

目前正在进行样品供应，量产目标为2027年中期。瑞萨电子将在加州圣何塞的OCP全球峰会(10月12日至15日)上展示该器件。随着AI机架朝向兆瓦级功率发展，功率转换密度的改善对系统设计的重要性与计算密度的改善一样关键。新器件将高压开关与更小的封装尺寸和双侧热管理相结合，以应对这一挑战。