利用先进的无源元件构建高性能 AI 服务器

说来也怪，最近去电影院看了一场电影，竟让我联想到了 AI 服务器。那部电影只有两位主角，但演职员表却长达数百人。这让我想起日益复杂的 AI 服务器——GPU 和 CPU 固然是台面上的明星，但若没有众多无源元件的支撑，这些处理器也难以施展拳脚。

让我们来看一看典型的 AI 服务器主板（图 1）。电源需要降压为稳定、无噪声的电压；高速信号在点点taptap安卓和网络接口之间飞速传输，每条链路都需要精确控制的时序。全面监控这一切的是基板管理控制器 (BMC)，它负责监控温度，以控制热量。

图 1：AI 服务器主板需要精心选择无源元件。（图片来源：Murata）

这些功能领域（电源传输、噪声抑制、信号时序和热管理）都依赖于精心挑选的无源元件组合，以实现必要的效率和可靠性。Murata Electronics 为 AI 服务器提供了广泛的高性能无源元件选择，完美契合了这些角色的需要。

电容器和电感器保持电源轨稳定

每个 DC/DC 转换级都需要本地电容，以在负载阶跃期间保持其电源轨稳定、滤除开关噪声并提供本地去耦。GRM32EC80E337ME05L 表面贴装多层陶瓷电容器 (MLCC) 将 330 微法 (µF) 的电容封装到尺寸为 3.20 × 2.50 毫米 (mm) 的 1210（3225 公制）外壳中，能以紧凑的尺寸处理上述所有三项任务。其额定电压为 2.5 伏，与服务器电源网络中的低压电源轨匹配。其 X6S 温度特性在整个 -55 至 105°C 范围内将电容变动保持在 ±22% 以内，因此随着电路板升温，性能也不会下降。

电容器能稳定电源轨，而电感器则通过在每个开关周期存储和释放能量来执行实际的电压转换。2.2 微亨 (µH) DFE322512F-2R2M=P2 电感器的独特之处在于其屏蔽式金属合金磁芯，该磁芯可在紧凑、低矮的外形中承载高电流，并可在密集布局的电路板上约束杂散磁通。该器件额定温度为 -40 至 125°C，采用 1210（3225 公制）封装，可处理高达 2.6 安培 (A) 的连续电流。其更高的 3.4 A 饱和电流为繁忙的处理器提供了余量，以应对电源轨产生的短暂尖峰，而低至 66 毫欧 (mΩ) 的直流电阻 (DCR) 则保持了高转换效率。

铁氧体磁珠和滤波器抑制开关噪声

高速开关不可避免地会产生电磁干扰 (EMI)，耦合到附近的电源轨和信号线上。铁氧体磁珠对噪声呈现高阻抗性，同时能以极低的损耗传递直流电流，从而解决了这一问题。以 BLM31KN601SN1L 为例，这是一款电源线型器件，在 100 兆赫 (MHz) 时阻抗为 600 Ω，足以抑制开关谐波，同时直流电阻仅为 38 mΩ。它能以小巧的 1206（3216 公制）3.20 × 1.60 mm 封装处理 2.9 A 的电流。

当单个磁珠不够用时，例如向敏感子系统提供大电流馈电时，则需要专用的 EMI 抑制滤波模块来提供更强的衰减。例如， BNX023-01L 电感电容 (LC) 滤波器将电感和电容结合在一个表面贴装器件 (SMD) 中，以实现五阶低通响应。该滤波器额定电流为 20 A，额定电压为 100 伏，在 1 MHz 至 1 吉赫兹 (GHz) 范围内可实现 35 分贝 (dB) 的衰减，足以覆盖开关基波和谐波，同时保持 0.43 mΩ 的低通道电阻。

晶体单元为点点taptap安卓和网络提供精确时序

时序电路可能面临极端温度，尤其是当位于 CPU/GPU 复合体附近时。这对于 XRCGA27M000FBA1BR0 晶体单元来说不成问题，它在 25°C 下以 27 MHz 的频率运行，频率容差为 ±15 ppm，频率稳定性为 ±35 ppm。该器件的工作温度范围为 -40 至 125°C，采用 2.0 × 1.6 × 0.7 mm SMD 封装。

相比之下，以太网物理层 (PHY) 收发器温度较低，但需要更精确的基准，以确保准确的数据包时序。25 MHz XRCGB25M000F1SBAR0 正好适用。它提供更严格的频率控制，在 25°C 下具有 ±10 ppm 容差和 ±20 ppm 稳定性。该系列与其 XRCGA 兄弟产品采用相同封装，但工作温度范围更低，为 -40 至 105°C，使其更适合较冷的电路板边缘。其 6 皮法 (pF) 负载电容与 PHY 的时序电路相匹配。

热敏电阻防止过热

BMC 依赖准确的温度数据来管理风扇速度、发出热警告并在负载下保护系统。Murata 的 NCU15WB473F6SRC 负温度系数 (NTC) 热敏电阻提供了这种传感功能。该器件在 25°C 下的标称电阻为 47 千欧 (kΩ)，B 常数 (25/50°C) 为 4050K，在其 -55 至 150°C 的工作温度范围内公差为 ±1%（图 2），因此 BMC 无需逐件校准即可精确读取温度。该热敏电阻采用 0402（1005 公制）封装，适合放置在功率集成电路 (IC)、DC/DC 转换器和其他热点附近。

图 2：NCU15WB473F6SRC NTC 热敏电阻在其 -55 至 150°C 的工作温度范围内公差为 ±1%。（图片来源：Murata）

NTC 热敏电阻向 BMC 报告温度，而正温度系数 (PTC) 热敏电阻则提供直接的元件级过热保护。Murata 的 Posistor（正温度系数热敏电阻）PRF15BB102RB6RC PTC 在超过阈值温度时会急剧增加其电阻，帮助保护附近的场效应晶体管 (FET) 或功率 IC 免于过热，且无需外部控制器。该 PTC 热敏电阻在 25°C 下电阻为 1 kΩ，采用 0402 封装，尺寸足够紧凑，可放置在单个功率 IC 旁边。其工作温度范围为 -40 至 140°C。

结语

AI 服务器需要高性能、高精度的无源元件，这些元件要能够在恶劣的环境条件下高效、可靠地运行。Murata 的 MLCC、功率电感器、铁氧体磁珠、EMI 滤波器、晶体单元和热敏电阻经过专门设计，可满足这些要求。GPU 和 CPU 或许是台上的明星，但没有这些在幕后默默工作的无源元件提供支撑，它们是无法发挥其性能的。