上海永铭电子股份有限公司-AI 服务器电源设计应用落地不翻车的关键一环：1U 高功率密度设计中，电容小型化面临的真实挑战

在面向 1U AI 服务器设计的高功率密度电源方案中，电容器往往成为小型化的核心限制因素

随着 AI 算力持续提升，服务器电源的设计重心正在发生明显变化。
一方面，氮化镓（GaN）等新型功率器件不断提高开关频率与效率；
另一方面，服务器整体高度、功率密度与散热空间却并没有同步放宽。

在 1U AI 服务器形态的空间约束 下，
即便磁性器件和功率器件不断小型化，母线电容仍然是电源中体积占比最高、最难压缩的元件之一。

这也使得电容器不再只是“配套器件”，
而是直接决定电源方案能否成立的关键变量。

看起来只是体积问题，实际是多重工程约束叠加

在 AI 服务器电源项目中，工程师往往会同时面对以下目标要求（公开资料）：

l 整机功率密度持续提升

l 电源模块体积相比传统方案压缩 50% 以上

l 长期工作温度 105℃

l 高纹波电流工况下稳定运行

l 满足服务器长期高负载运行需求，容量衰减可控

这些要求单独看并不陌生，但在 1U 服务器电源的空间条件下同时实现，难度会被成倍放大。

很多项目在实际推进中会发现：

1. 电容体积一旦压缩，容量很难跟上

2. 容量勉强满足，纹波电流能力却成为瓶颈

3. 高温 + 高纹波长期叠加后，容量衰减与温升风险迅速累积

问题往往不是“电源能不能工作”，
而是能否在高功率密度条件下长期保持稳定状态。

GaN 提升了上限，也放大了对电容的要求

以 纳微（Navitas）氮化镓 AI 服务器电源解决方案 为例：

GaN 技术的引入，使电源具备了：

l 更高的开关频率

l 更高的转换效率

l 更小的磁性器件体积

但与此同时，也对输入端与母线端电容提出了更严苛的要求：

l 更高的纹波电流承载能力

l 更高的容量密度

l 更严格的温度与寿命边界

在这种架构下，如果电容仍然沿用传统规格，很容易成为系统性能释放的限制点。

在实际方案中，关键不是“换电容”，而是“换设计逻辑”

在与方案商的公开合作案例中，
永铭电子针对上述需求，选用了其 IDC3 系列液态铝电解电容器，用于 GaN AI 服务器电源的母线侧设计。

关键器件信息（公开资料）：

系列：IDC3

规格：450V / 1400μF

尺寸：30 × 70 mm

结构形式：牛角型液态铝电解电容

这是一款以高容量密度与高纹波能力为核心定位的液态铝电解电容，
目标非常明确：在体积极限下，尽可能释放系统设计空间。

真正拉开差距的，是容量密度这一项“底层能力”

在传统液态铝电解电容中，容量密度提升长期受到材料与工艺限制。

与日系同类产品相比，永铭电子在体积不变的情况下，将容量密度从13.64μF/cm³提升至23.29μF/cm³，整整提升了70.7%。

这一差异直接转化为系统级收益：

在满足容量要求的前提下，电源模块体积可缩小 约 55%，这也是 IDC3 能够被用于 1U AI 服务器电源架构 的关键基础。

高功率 AI 场景下，纹波能力决定长期稳定性

AI 服务器在实际运行中，长期处于高负载状态，
对电容的纹波电流能力提出了持续而非瞬态的要求。

在该方案中（公开资料）：

l IDC3 系列电容的纹波电流能力可提升至 19A

l 可有效减少并联数量，优化布局

l 降低局部热堆积风险

这不仅有助于小型化设计，也为长期运行的稳定性提供了更大的设计余量。

高温寿命，是服务器电容不可回避的现实指标

在 105℃、额定电压、负载寿命测试条件 下（公开资料）：

l IDC3 系列寿命大于3000H以上

l 容量衰减可控制在 8% 以内

这类表现，为服务器电源在高温、高负载条件下的持续运行提供了可预期的性能边界，而不是依赖“经验余量”。

系统层面的收益，往往比单颗参数更有价值

在该 纳微 GaN AI 服务器电源方案 中（公开资料），
IDC3 系列电容带来的不仅是器件级优化，还包括：

l 电源效率提升 1%～2%

l 系统温升降低 约 10℃

l 电源模块体积显著压缩

这些改进不仅实现了小型化，最终也体现在服务器整体的可靠性与运行稳定性上。

总结

在 AI 服务器电源设计中，
真正拉开方案差距的，
从来不是某一个极限参数，
而是在高功率密度与高负载并存的条件下，系统是否始终稳定、可控。

而电容，正是这个系统能力能否长期成立的关键一环。