IMWTEK

IMWTEK UK 1 R 5 N 08 LFとブリティッシュ・オプティMOS™ 5の48 V回転12 V DC-DC性能対決

一、応用シーンと技術的挑戦

現代データセンターのサーバ電源は48 Vバスバーアーキテクチャに移行しており、伝送損失を低減し、電力密度を向上させています。その中で、48 V回転12 VのDC-DC同期整流モジュールは重要な一環であり、MOSFETに対して厳しい要求を提出する：

高周波高効率：スイッチング周波数は500 kHzを突破してインダクタンス体積を減らす必要があるが、高周波はスイッチング損失を激化させる。

放熱ボトルネック：電源モジュールは高度に集積され、MOSFETは＜1 cm³の空間内で多重並列かつ温度上昇制御を実現する必要がある。

冗長信頼性：サーバーはチタン金級（94%+）エネルギー効率基準を満たす必要があり、N+1冗長設計をサポートする必要があり、MOSFETの長期安定性は極めて重要である。

**LFPAK（Loss-Free Package）**パッケージは極めて低い寄生インダクタンスと両面放熱能力により、高密度電源の第一選択となっている。

二、製品比較：IMWTEK UK 1 R 5 N 08 LF vs.英飛凌OptiMOS™ 5 BSC080N10NS

パラメータIMWTEK UK 1 R 5 N 08 LFブリリアントBSC 080 N 10 NS優位解析

パッケージLFPAK 5×6 mm LFPAK 5×6 mm同パッケージ対称

電圧レベル80 V 100 V 80 Vは48 Vバスマージン需要により適合

RDS（on）@10 V 0.85 mΩ0.98 mΩターンオン損失を13%低減

Qg（total）45 nC 52 nC駆動損失を15%削減

熱抵抗RθJC 1.2°C/W 1.5°C/W結殻温度が20%低下

逆回復電荷Qrr 18 nC 25 nCデッドタイムロスを28%削減

三、実戦テスト：48 V回転12 V/100 A同期整流モジュール検証

テストプラットフォーム：

トポロジ構造：二相交差誤りLLC共振変換器

スイッチング周波数：750 kHz（フルロード）/500 kHz（軽負荷）

放熱条件：強制空冷（風速2 m/s）、周囲温度40°C

テスト項目：

効率曲線：20%から100%負荷までの全体効率の比較。

熱性能：MOSFET接合温度と放熱器温度勾配。

並列平均流：4路並列時の電流不均衡度。

テスト結果：

効率表現：

IMWTEK UK1R5N08LF：ピーク効率は98.4%（英飛凌方案は97.8%）、50%負荷時の効率差は1.1%に拡大した。

重要損失分解（図1）：IMWTEKの導通損失（Pcond）は22%減少し、逆回復損失（Prr）は35%減少した。

熱性能：

IMWTEK UK1R5N08LF：接合温度92°C（英飛凌方案は105°C）は、より低いRθJCと銅クランプ構造のおかげである。

熱イメージング図（図2）：インフェロイック方式はチップエッジに局所的なホットスポットが現れ、IMWTEKは銅柱相互接続技術により均一な放熱を実現した。

並列平均流：

IMWTEK UK1R5N08LF：4ウェイ並列時の電流偏差は<3%（英飛凌方案は5%）、LFPAKパッケージの対称ピンレイアウトは寄生パラメータの差を減少させる。

電流波形（図3）：IMWTEK各チャネルの電流波形の重複度は97%に達し、競合品には明らかな位相差が存在する。

四、設計提案：サーバ電源におけるLFPAKのレイアウト最適化

高周波配線技術：

***「Kelvin接続」**を用いてゲート駆動回路と電力回路を分離し、ゲートノイズを低減した（図4）。

0.2 mmピッチPCB設計を用いて、ソースインダクタンス（Ls）を<1 nHに制御した。

放熱最適化：

LFPAKの底部に厚さ3 mmの銅基板を溶接すると、熱抵抗をさらに0.8°C/Wに下げることができる。

従来のシリコーングリースの代わりに相転移熱伝導材料を用い、界面熱抵抗を40%低減した。

EMI抑制：

ドレイン直列フェライトビーズ（100 MHzインピーダンス1 kΩ）では、高周波ノイズを15 dB減衰することができる。

実測比較（図5）：IMWTEK方案は30-100 MHz周波数帯でEN 55032 Class B標準を満たし、英飛凌はマスクを追加する必要がある。

五、コストと信頼性分析

BOMコスト：

単一UK 1 R 5 N 08 LFの価格は、ブリリアントBSC 080 N 10 NSより10%低く、効率向上により放熱コストを削減できます。

10万台のサーバ使用量で計算すると、年間コスト削減は約**$200,000**。

信頼性の検証：

高温寿命試験：125°C環境下で2000時間運転し、RDS（on）ドリフトは<1.5%で、競合品の3%よりはるかに優れている。

振動試験：MIL-STD-810 G 20 Gのランダム振動により、溶接点の亀裂や構造の故障がない。

六、業界動向と競争戦略

AIサーバの消費電力が10 kWを突破するにつれて、48 Vバスアーキテクチャの電力密度需要はMOSFETの超低RDS（on）（＜0.5 mΩ）と高周波化（＞1 MHz）への発展を推進する。IMWTEK UK 1 R 5 N 08 LFは、銅柱相互接続+LFPAKパッケージの技術革新により、複数のトップレベルODMの事前研究プロジェクトに進出している。