纳芯微:以“一站式”“隔离+”理念重构服务器电源核心竞争力

发布时间:2026-03-05 11:46
作者:AMEYA360
来源:纳芯微
阅读量:1299

  在人工智能技术爆发式增长的推动下,服务器作为数字经济的核心基础设施,正面临着功率密度、能效水平和可靠性的严苛挑战,这让服务器电源的技术演进与产品升级成为行业关注的焦点,也为产业链相关厂商带来了历史性的发展机遇。仅以最热门的AI服务器电源为例,根据Valuates Reports的统计数据,2024年全球AI服务器电源市场规模为28.46亿美元,预计到2031年将增长至608.10亿美元,2025–2031年复合增长率高达45%。

  纳芯微战略市场总监郑仲谦在接受记者采访时表示:“服务器电源是纳芯微泛能源业务领域的重要市场之一(纳芯微泛能源领域包括发电端、输电端、用电端的相关应用),随着能源转型持续推进及AI技术的带动,该领域将保持良好的成长态势。当前,纳芯微在服务器电源领域已占据相对领先地位,可提供包括功率器件、功率驱动、传感器、电源管理、信号链、MCU等在内的完整解决方案,覆盖从前级UPS到AC/DC、DC/DC PSU,再到板级DC/DC的完整供电链条。”

  服务器电源行业:高压化、高效化与高功率密度并行

  当前,全球服务器电源行业正经历三大核心趋势的深度变革。其一是供电架构高压化演进,随着AI服务器功率从几十千瓦跃升至百千瓦级别,传统低压供电架构已难以满足需求,800V或正负400V高压HVDC架构成为主流方向,推动电源器件向更高电压、更高带宽适配升级。

  其二是服务器电源的能效标准持续提升,超越钛金级的能效要求成为行业追求。比如,在80 Plus官网上推出了红宝石级认证:要求230V、227V/480V的内部冗余电源中,PFC在50%负载下的转换效率达到96.5%,且功率因数不低于0.96;100%负载下要求转换效率达到92%,且功率因数不低于0.96。这种对功率的极限压榨,倒逼电源系统在采样精度、驱动效率和电源转换效率上实现突破。

  其三是第三代半导体(氮化镓、碳化硅)的应用普及,这些材料具有优异的特性,可显著降低开关损耗,从而大幅提高功率开关的工作频率,显著提升电源方案的功率密度。而这样的高功率密度方案,需要配套更高驱动强度、更快响应速度、更高可靠性的元器件方案。

  因此,上述趋势对相关元器件应用有着积极的带动作用。比如,纳芯微技术市场经理刘舒婷指出,传统应用中,仅PFC功率因数校准前存在1-2个采样点;随着服务器电源向HVDC(400V、600V、800V)演进,电源模块功率提升至25-30千瓦,为满足效率要求,采样点数量大幅增加——当前一个PSU系统的采样点已达到十几个,整体市场规模实现数倍增长。另外,PSU、DC电源模块、BBU、高压应用等场景的市场机会持续释放,推动整体市场规模不断扩大,为具备核心技术优势的企业提供了广阔的增长空间。

  在这些趋势和机遇背后,国产厂商获得了大量创新机会。当前,服务器电源市场呈现“海外主导、国产突围”的竞争格局——在DC电源模块、VCORE供电等核心领域,海外厂商凭借先发优势和标准制定权占据主导地位,800V电源架构等标准也多由海外企业提出。但在PSU、UPS及二级DC电源供电等领域,国内产业链参与度较高,成为国产厂商的核心突破口。纳芯微等国内企业凭借对本土客户需求的深刻理解、快速的定制化响应能力和完整的产品解决方案,在隔离、采样、驱动等关键器件领域逐步实现进口替代,市场占有率持续提升。尤其是在“隔离+”相关产品领域,纳芯微产品指标领先国内友商,具备较强的竞争力,出货量位居国内第一,形成了良好的市场口碑与客户基础。

  纳芯微一站式解决方案:全链路覆盖服务器电源核心需求

  如上所述,纳芯微针对服务器电源全链条提供一站式解决方案。该方案整合隔离、功率器件、传感器、MCU等多条产品线,能够为PSU、BBU、CBU等核心场景提供完整的器件支持与系统级解决方案。

  在PSU场景中,纳芯微的产品布局覆盖从输入侧整流与功率因数校正(PFC),到高压DC母线,再到隔离DC/DC变换及输出侧的关键功能模块。具体包括:

  电流与电压采样环节:纳芯微提供霍尔电流传感器(如NSM201x、NSM211x、NSM204x)、电流采样方案(NSCSA21x、NSCSA24x),以及隔离放大器与隔离比较器(如NSI1300、NSI1400、NSI1611、NSI22C1x),用于PFC输入侧、母线电压及LLC谐振腔等关键节点的电流、电压监测与保护。

  隔离与驱动环节:针对Si、SiC及GaN功率器件的应用,纳芯微布局了单通道隔离驱动(NSI6601、NSI6601M、NSI6801、NSI6801E),以及非隔离驱动(如NSD1026V、NSD1624、NSD262x),覆盖从PFC到隔离DC/DC级的多种拓扑需求。

  控制与通信环节:纳芯微提供MCU(如高端算力NS800RT7系列,中端算力NS800RT5/3系列,超高性价比入门级NS800RT1系列)、数字隔离器(NSI83xx系列)、隔离I²C(NSI8200)、隔离ADC(NSI130x系列)等器件,用于实现控制侧与高压功率侧之间的安全隔离与可靠通信。

  辅助电源(AUX power)环节:纳芯微提供反激与Buck类电源管理芯片,包括反激电源NSR28C4x、NSR284x、NSR224/60x和将于今年发布的NSV2801/2系列,以及Buck转换器NSR1143x、NSR1103x,为控制、驱动、采样及通信模块提供稳定供电。

纳芯微:以“一站式”“隔离+”理念重构服务器电源核心竞争力

  在BBU与CBU场景中,针对备电与电压稳定需求,纳芯微同样在采样监测、功率驱动、控制通信及辅助供电环节形成完整布局,满足双向DC/DC架构的数字或模拟控制需求。具体包括:

  采样与监测环节:纳芯微提供霍尔电流传感器(NSM201x、NSM211x、NSM204x)以及电阻式电流采样芯片(NSCSA21x、NSCSA24x),用于对锂电池或超级电容的充放电电流及功率回路状态进行实时监测。

  功率级驱动环节:针对BBU & CBU中双向DC/DC拓扑所使用的功率器件,纳芯微提供单通道隔离驱动产品(NSI6601、NSI6601M、NSI6801),以及非隔离驱动器件(NSD1026V、NSD1624、NSD262x),以满足不同功率级结构下的驱动需求。

  控制与隔离通信环节:纳芯微提供隔离RS-485(NSI8308x)、数字隔离器(NSI83xx系列)等器件,用于连接能量存储系统中的控制单元、采样模块与功率级,实现高压环境下的安全通信。系统控制可采用MCU(如高端算力NS800RT7系列,中端算力NS800RT5/3系列,超高性价比入门级NS800RT1系列)完成能量管理与控制策略的执行。

  辅助电源(AUX power)环节:纳芯微提供反激与Buck类电源管理芯片,包括反激电源NSR28C4x、NSR284x、NSR224/60x和将于今年发布的NSV2801/2系列,以及Buck转换器NSR1143x、NSR1103x,为控制、驱动、采样及通信模块提供稳定供电。

  “隔离+”技术:筑牢服务器电源安全防线

  作为纳芯微服务器电源一站式解决方案的核心,该公司隔离器件基于“隔离+”理念实现了多维度技术突破,形成了区别于行业同类产品的独特优势,成为保障服务器电源安全、可靠、高效运行的关键支撑。

  纳芯微技术市场经理谭园表示,“隔离+”是纳芯微隔离产品的核心理念。“隔离+”中的“+”体现在三个维度:增强绝缘的安全防线、全生态的产品矩阵、深度赋能的应用理解。

  一是增强绝缘提升安全。纳芯微提供功能绝缘、基本绝缘、增强绝缘等多等级产品,其中增强绝缘产品超越基本隔离标准,能为对单极绝缘有强需求的系统构筑更稳固的高低压安全边界。且纳芯微针对增强绝缘产品提供对应的认证证书、更高的绝缘等级及长期工作电压,以确保产品寿命。

  二是全产品生态整合。以电容隔离技术IP为核心,衍生出数字隔离器、隔离接口、隔离采样、隔离驱动等完整产品组合,进而实现变压器集成的IC级隔离电源解决方案。这一组合性、延展性的概念能够适配更多场景,为客户提供更高集成度、更小尺寸的产品。

  三是深度赋能应用。基于隔离技术和产品,满足电动汽车高压平台、大功率光储充系统,以及高集成、高效率AI服务器电源的需求,实现系统级的安全、可靠与高效。

  隔离电源:以集成式+分立式方案适配多元应用场景

  随着电子系统对安全性和抗干扰能力要求的日益提升,隔离电源已成为服务器电源设计中的关键环节,即提供电气隔离供电的电源模块。

  在实际电路中,设计人员常使用的隔离器件(如数字隔离器、隔离接口、隔离驱动器)通常需要两个独立的电源供电:原边电源(VDD1)和副边电源(VDD2),且原边与副边不共地,核心目的是实现信号隔离,切断地回路干扰并保护系统安全。然而,如果供电电源本身不隔离,那么信号路径的绝缘意义将大打折扣,整个子电路仍无法实现真正的电气绝缘。因此,为隔离器件配备独立的隔离电源是系统的“强需求”,纳芯微的隔离电源IC产品,正是为了解决这一设计痛点而生。

  纳芯微技术市场经理谭园指出,纳芯微隔离电源产品提供集成式与分立式两种形态,形成优势互补。其中,集成式方案是纳芯微极具特色的方案,将变压器直接集成在芯片内部,实现高度集成化设计,方案尺寸极小且可靠性强、功能完善;分立式方案的核心特点是变压器外置于IC,用户需要自行搭配变压器、副边整流二极管等外围器件,灵活性强但尺寸较大,且变压器外置增加了潜在的失效点。

  在集成式隔离电源领域,纳芯微全新量产的NSIP9xxx系列是极具竞争力的一款产品。该系列产品是5V转5V、0.5W功率的高集成度隔离电源产品,可集成IO接口与隔离通信接口,特别适合对功率密度和板级空间有严格要求的应用场景,例如PC PSU的对外通信、BBU与BMS之间的通信等。

  NSIP9xxx系列具有四大显著优势:

  高集成度小型化:仅需输入输出电容即可工作,无需额外分立器件,与某些传统方案相比,体积有机会缩减至1/10;

  卓越可靠性:内置变压器避免了线圈断裂、运输震动、人工安装等传统风险,无需点胶固定等额外工艺步骤,且该系列产品温度范围宽,可满足严苛环境要求;

  优异EMC性能:该系列产品基于统一IP设计,辐射纹波小,满足严格电磁兼容标准,尤其是辐射(RE)性能;

  全面产品特性:该系列产品安规认证齐全,具备增强绝缘证书,隔离耐压水平优异,VIOSM(浪涌电压)、VIORM(重复工作电压)参数较高,涵盖车规、工业级产品。

  NSIP93086和NSIP9042是NSIP9xxx系列中极具代表性的产品。其中,NSIP93086集成隔离RS485接口与0.5W闭环控制DC/DC,提供宽体16脚、宽体20脚(SOW20)两种封装,尺寸与常规隔离器件相当但功能丰富。谭园称:“对于需要隔离RS485接口,且深受供电方案复杂、板级空间紧张、BOM成本高企困扰的客户而言,这款产品是理想选择。”

  NSIP9042与NSIP93086的核心区别在于集成隔离CAN接口与0.5W DC电源,同样提供16脚、20脚两种紧凑封装,以增强绝缘实现三种功能集成于一颗芯片。

  除了高度集成的NSIP9xxx系列,针对AI服务器电源中大量的灵活设计需求,纳芯微推出了分立式方案NSIP3266。这是一款内置全桥拓扑控制器的芯片,旨在为隔离驱动提供简洁、低成本且易于设计的供电选择。

  服务器电源包含大量功率级,除12V、48V等低压场景外,AC/DC、PFC、PSU等场景均存在隔离驱动需求。尤其是在追求高效率的场景中,功率级拓扑(如多电平)的路数增加,带动驱动供电路数增多,如何以简洁、低成本的方式实现供电(例如一带多的供电架构)是行业挑战。NSIP3266以五大优势赋能这类场景创新:

  宽耐压范围:对前级电源限制小,适应性强;

  集成软启动:无需MCU控制,省去副边限流电阻;

  内置晶振:集成晶振,开关频率自主控制,不占用MCU资源;

  全面保护:集成的欠压、过流、过温保护均为自恢复模式;

  高效率设计:在Demo测试中表现出优异的能效比。

  隔离采样:为高压系统构建安全精准的“信号桥梁”

  在服务器电源以及工业驱动、新能源汽车三电系统等高压应用场景中,核心的技术难点在于如何安全、准确地从高压侧采集信号并传输至低压侧,同时确保低压控制侧免受干扰。在这些应用中,隔离采样产品至关重要。

  纳芯微技术市场经理刘舒婷以服务器电源(PSU)的典型架构为例进行解读:PFC级对输入交流电进行整形和升压,LLC谐振变换器高效完成DC/DC转换,最终形成稳定输出。在整个功率链路中,安全准确地监测电压和电流至关重要。纳芯微的隔离采样芯片被部署于多个关键监测点,包括PFC级输入电压/电流检测、PFC级输出电压检测、LLC谐振腔电流检测与快速过流保护、DC/DC输出电流检测,这些芯片确保了系统在各工作状态下均能可靠运行,并及时响应异常状况。

  根据应用场景和功能需求的不同,纳芯微的隔离采样产品主要分为三类:

  隔离电压采样:用于监测系统各关键节点的电压信号。

  隔离电流采样:用于精确检测回路中的电流。

  隔离比较器:专用于快速硬件保护,如过流、过压的即时关断。

  在这三大隔离采样产品领域,纳芯微拥有丰富的产品组合。隔离电压采样方面,从王牌产品0-2V单端输入的NSI1311,演进至差分输入的隔离运放NSI1312、差分输入的隔离ADC NSI1316,同时推出自带隔离电源的电压采样NSI1361X系列;隔离电流采样方面,从主流产品NSI1300演进至迭代系列NSI1400/1200C,同样推出集成隔离电源的NSI360X系列;隔离比较器方面,纳芯微推出了新型隔离比较器NSI22C12,集成窗口比较器、隔离通道及高压侧LDO,相当于小型电路模块,可直接完成过压或过流保护,特别适用于服务器电源LLC谐振腔的快速过流保护需求。

  为了更好地满足市场对高可靠性、高功率密度及低设计难度的需求,纳芯微在隔离采样领域持续创新。比如,纳芯微集成隔离电源的NSI36xx系列能够帮助设计人员简化设计、降本增效。纳芯微上一代王牌产品NSI13XX需要分别为高压侧和低压侧供电,这在浮地采样等无可用隔离电源的场景下,不仅增加了工程师的设计难度,也占用了较大的PCB面积。NSI36xx系列的出现打破了这一局限,它仅需在低压侧提供单一电源即可正常工作,省去了复杂的高压侧供电电路。这一改进不仅显著降低了电源设计复杂度,还能节省30%-50%的板级面积,在空间受限的场景中优势巨大,同时可降低10%-20%的整体BOM成本。

  同时,NSI36xx系列里还拥有NSI36CXXR这样的差异化新品,集成了内部隔离比较器和差分转单端运放。其中,集成比较器可在1μs左右时间内检测异常状况并触发保护机制,大幅提升系统安全性和可靠性;新增的比例输出架构可直接与后级ADC匹配,减少信号调整电路的设计需求,降低设计成本,同时充分利用后级ADC的满量程,显著提升系统采样精度。

  NSI1611则是纳芯微最新推出的0-4V输入隔离电压采样运放,具有两大系统级优势:

  对地抗扰能力提升:将输入地干扰视为小型电压源,输入范围扩大一倍后,相同扰动电压的影响减小一半,抗扰动能力自然增强。

  系统采样精度优化:理论分析与计算显示,输入范围扩大后,在0-600V系统中,尤其是中低压侧,新款NSI1611(绿色曲线)相比老款NSI1311(红色曲线)的精度提升显著。

纳芯微:以“一站式”“隔离+”理念重构服务器电源核心竞争力

  输入形式方面,NSI1611提供单端或比例输出可选。比例输出版本可将后级参考电压直接接入芯片的Reference引脚,芯片自主完成差分转单端转换及简单自适应放大,帮助客户充分利用后级ADC满量程,提升整体采样精度。

  此外,在隔离比较器方面,纳芯微NSI22C12作为一个高集成度的单芯片方案,有效替代了传统CT方案和分立方案。其内部集成窗口比较器,支持正负阈值设定;集成内部隔离通道,比较后可直接输出隔离数字信号;高压侧集成高压LDO,供电范围从传统的3.5V-5V拓展至3.1V-27V,可直接接入驱动供电,使用简单高效;通过外接电阻即可高精度设置保护阈值,灵活用作过流、过压或过温保护;最核心优势是保护延迟极短,最大仅250纳秒,远超其他方案。

  结语

  在AI技术持续赋能、服务器电源向高压化、高效化、集成化加速演进的背景下,纳芯微以“隔离+”为核心的一站式解决方案正迎来广阔的市场空间。凭借深厚的技术积累、完整的产品布局与持续的创新能力,纳芯微不仅为服务器电源客户提供了安全、可靠、高效的器件支持,更通过技术突破与生态构建,推动着行业技术边界的持续拓展。

  面向未来,郑仲谦表示,纳芯微将继续从以下方面提升服务器电源产品的竞争力:其一,联合国内第三代半导体头部厂商,深化技术合作;其二,基于800V等已推出的标准,联合PSU客户、传统光伏客户(转型高压HVDC拓扑),共同突破DC电源模块、VCORE供电等领域;其三,随着国内核心AI芯片的发展,同步提供配套产品,为国产算力筑牢能源底座。

纳芯微:以“一站式”“隔离+”理念重构服务器电源核心竞争力


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2026-08-24 13:05 阅读量:276
纳芯微丨NSSine™ MCU 串口性能优化实战:如何用 DMA 提升数据吞吐效率
  文章导读  在嵌入式系统设计中,串口通信被广泛应用。传统轮询方式需要 CPU 持续参与数据收发,在多接口并发或控制任务负载较高时,可能造成CPU 占用较高、硬件 FIFO 溢出、数据丢失或系统响应延迟等问题。  针对上述资源占用与数据吞吐问题,本文以纳芯微NSSine™系列实时控制MCU/DSP芯片NS800RT1137 为载体,重点解析:  核心方案:基于DMA自动触发数据搬运,减少CPU对串口数据搬运的参与;  性能提升:在不提升波特率的前提下,提高数据吞吐效率,降低系统延迟与CPU资源占用;  应用价值:为串口吞吐受限、CPU资源紧张及大数据量传输场景提供可落地的解决方案。  硬件信号驱动DMA搬运  事件触发与自动搬移机制剖析  本方案的核心在于利用芯片内的DMA(负责数据搬运)和DMAMUX(负责信号路由)模块,与UART模块协同工作,实现“信号触发-自动搬运”的闭环。  整个系统的数据流可以清晰地概括为:  1. 事件触发:UART接收到数据,当其FIFO达到预设水位时会产生接收满信号,线路变为空闲时会产生空闲信号;  2. 信号路由:DMAMUX模块负责将UART的硬件事件信号路由至指定的DMA通道,作为DMA传输的硬件触发信号;  3. 自由搬运:DMA通道被触发后,无需CPU干预,自动将数据从UART数据寄存器搬运到指定的内存缓冲区(对于发送功能则反之);  4. 状态管理:软件通过查询DMA传输状态(如已传输字节数)或结合串口空闲状态标志位,来感知数据接收完成,从而在应用层进行处理。  在UART与内存之间,DMA模块承担了数据搬运的工作:数据到达后由DMA直接完成传输,整个过程无需 CPU干预,从而大幅提升数据吞吐效率。  实战详解  如何配置关键模块(以接收为例)  第一步:配置UART,使其产生接收空闲信号(通知应用已完成接收)与接收满信号(触发DMA自动搬运)。  接收空闲信号(IDLE):用于判断一帧不定长数据的结束。通过配置ILT(空闲位检测起始点)和IDLECFG(空闲字符数长度)等寄存器,当总线上连续出现特定数量的空闲为后,UART便会置位IDLE标志。  接收满信号(RDRF):当接收FIFO中的数据量超过预设的水位(RXWATER)时,会产生此信号。通过使能UART_BAUD寄存器中的RDMAE位,将此信号转换为DMA请求。  DMAMUX 模块负责实现信号源与DMA通道的映射:将特定外设的硬件事件信号(如UART接收请求)路由至指定的DMA通道。通过配置相应寄存器(CHCONFIG)完成绑定与使能后,即可建立事件与通道的对应关系。  核心引擎  DMA通道的精细配置  本方案最核心的部分:配置DMA,需要理解其传输机制(次循环、主循环)。关键配置项包括:  源/目的地址:数据传输的源地址与目标地址;  传输数据宽度:单次传输的数据宽度(如8位);  地址偏移:单次传输及主循环完成后,源地址与目标地址的增减方式;  次循环字节数:单次触发后连续传输的字节数;  主循环次数:完成整个DMA传输(如填满缓冲区)所需的触发次数。  实际应用中:在主循环完成后,通过配置TCDn_DLASTSGA(目标地址最后调整值)为负的缓冲区长度,可使DMA的目标地址自动复位到缓冲区起始处,实现环形缓冲,为连续接收数据打下基础。  应用层技巧  巧妙管理不定长数据  启用DMA后,无法通过直接读取UART寄存器来获取数据深度。应用层需要通过计算DMA控制结构体(TCD)中的初始主循环计数(BITER)与当前主循环计数(CITER)的差值,来实时获取已接收到的字节数。  需要注意的是,此方法仅在每次次循环搬运1字节(NBYTES=1)时成立,即“已接收字节数 = BITER − CITER”;若 NBYTES>1,则需乘以单次次循环字节数(已接收字节数 = (BITER − CITER) × NBYTES)。  软件在接收过程中通过实时查询DMA传输计数,不断从DMA目标缓冲区“分段式”迁移数据到应用层的环形缓冲区,而DMA通道则与UART的接收FIFO自动同步,在硬件层面完成数据的连续、无感搬运。  具体流程如下:  DMA自动搬运:DMA通道被UART接收FIFO满硬件信号自动触发,将数据从UART数据寄存器实时、分段地搬运到一块专用于DMA的中间内存缓冲区;  实时分段迁移:应用层软件(在主循环或低优先级任务中)不断查询DMA的已传输字节数,并据此计算出自上次查询后新到达的字节数量,进而将这部分新到达的数据,从DMA的中间缓冲区复制到应用层的软件环形缓冲区中。这个过程是持续、分段进行的,而非等到一帧结束;  空闲标志用于帧同步与DMA重置:当串口空闲状态(IDLE)发生时,这标志着一帧完整数据的传输“间隙”或结束。此时软件会完成最后一小段数据的迁移,并对DMA通道进行重置;  应用层处理:应用层代码可从软件环形缓冲区中,按自身节奏和协议解析完整的数据帧,不受底层数据接收过程的阻塞。  这种“DMA自动搬运 + 实时分段迁移 + 空闲时同步重置”的模式,正是实现高带宽、低延迟处理异步不定长串口通信的核心机制。它确保了数据从物理层到应用层持续高效流转,避免了在数据接收期间CPU的轮询等待,也防止了因数据延迟导致的数据覆盖或丢失。  方案优势  核心优势  高带宽:DMA的硬件自动搬运机制,无需CPU频繁查询等待,最大化串口物理带宽的利用率;  低损耗:CPU仅在数据帧接收完成或需要发送时接入,资源占用极低,可更专注于关键控制任务;  高可靠性:从根本上避免了因CPU繁忙、多个串口同时收发导致的硬件FIFO溢出问题;  高吞吐:软件FIFO的增加大大解决了硬件FIFO的深度限制,用户不再担心硬件溢出问题。
2026-08-21 13:09 阅读量:270
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