服务器电源高频损耗直降50%，解决之道是什么

当前，服务器电源开关频率已经向MHz级别迈进。而英伟达在发布800V HVDC架构时更是预计2027年的Kyber机架将到达兆瓦级。

在高频、大功率背景下，服务器电源高频工况下的损耗控制成为提升整机效率与可靠性的关键挑战。集肤效应和邻近效应加剧，显著增加了交流电阻（ACR），直接影响服务器电源效率和温升。

因此，为满足服务器电源功率提升需求并减小体积，服务器电源高频化成为必然选择，这也对磁性元器件和线材的性能提出了更严苛的要求。

01服务器电源频率高至 3MHz，对线材提出三大技术要求

目前，服务器电源的开关频率一般在 200kHz到1MHz 之间。理想情况下，服务器电源的频率应达到 300kHz以上。随着第三代半导体材料（如氮化镓）的应用，服务器电源的频率有望进一步提高，部分高频材料的应用频率甚至可以达到 3MHz。

服务器电源频率提高后，对磁性元器件来说，为了降低体积，但损耗也会上升。

为降低服务器电源损耗，可从电感变压器设计、磁芯材料选择、线材选型等多个技术维度展开优化。以线材为例，降低损耗需满足以下技术要求：

一是集肤效应控制：频率越高，集肤效应越显著，需针对性设计线材结构以减少电流集中导致的损耗；

二是绝缘材质选型：低损耗绝缘材质的选用至关重要，因其直接影响能量传输过程中的介质损耗；

三是绞线结构优化：导体的绞线结构会引发邻近效应，进而产生额外的涡流损耗，需通过结构设计降低该效应的影响。

此外，损耗上升会导致服务器电源温升加剧。目前，整个服务器电源行业的功率密度大约为100W/in3。

惠州市骅鹰电子科技有限公司海外市场总经理李杨告诉《磁性元件与电源》，服务器电源在高功率密度条件下，绕组温升可能超过80℃，最热点温度甚至可能高于105℃。因此，线材的耐温等级需要达到180℃以上，即H级（180℃到220℃）。目前，骅鹰在高端多股绞线中，已经选用H级漆包铜，以满足耐温要求。

高温膜包方形绝缘线 图源：骅鹰

02 通过三大举措将线材损耗降低50%

在服务器电源追求高功率密度和高频化的大趋势下，仅仅满足耐温等级是远远不够的。

服务器电源高频工作带来的趋肤效应和邻近效应会显著增加线材损耗，这使得交流电阻（ACR）的表现变得至关重要——它直接关系到服务器电源的整体效率和温升控制，因此成为服务器电源企业选材的核心关注点。

具体而言，服务器电源要求在高频下，交流电阻（ACR）与直流电阻（DCR）的比值通常应小于1.2。面对服务器电源高频下趋肤效应和邻近效应带来的损耗挑战，以及严格的ACR要求，骅鹰通过综合优化以下三方面来显著降低线材损耗：

一是针对集肤效应，优化线材结构与设计。 核心在于选用多股绞线（利兹线），并精细设计股径与股数。股线越细、股数越多，对抗集肤效应的效果越好，损耗越低。骅鹰已成功开发并量产应用于海外市场的0.03毫米×6000股极细多股绞线，其集肤效应和损耗表现优异，与同等规格单根线相比，损耗至少降低50%。

二是优化绞线工艺，降低交流损耗。骅鹰生产的0.03毫米×6000股极细多股绞线损耗效果虽好，此类极细多股线成本高、工艺复杂，仅生产就需十多天，且拉丝速度慢、绞合易断裂，需严格控制工艺并配备高效断线检测。目前其产能约100-200公斤。

为此，骅鹰在拉丝环节投入高精度进口设备，采用精密拉丝工艺，精度可达±0.001毫米，将断线率控制在极低水平（<1次/千万米）。同时，为提升线材耐弯曲性能，公司正与材料商合作研发纳米涂层技术）。通过在导体表面涂覆特殊涂层，可以增强线材的耐弯曲性能。

三是从材料选择入手，选用高纯度导体。 导体材质的纯度直接影响损耗，纯度越高，损耗越低。骅鹰选用6N级（纯度99.99999%）无氧铜作为导体材料，以最大化降低导体自身损耗。目前，采用此类高纯铜的利兹线（多股绞线）因其优异的综合低损耗性能，正逐渐替代单根线。

03 “高端极细多股绞线是一个必然的趋势”

“目前，0.03毫米×6000股极细多股绞线这种高端线材的产能虽然较低，但市场需求量非常大，我认为市场规模至少是千亿级的。”李杨表示，“不过，当前成本问题尚未完全突破，部分应用场景可能还不需要如此高端的产品。但随着技术的逐渐成熟，这种线材一定会得到广泛推广，这是一个必然的趋势。”

对于磁性元器件或特种线材来说，未来的发展方向是朝着细小多股的方向发展。以前，国内很多产品以低价、低技术含量为主，市场竞争激烈。但随着进入超微细漆包线领域，产品的附加值和性能都将提升。此前，超微细线材技术主要掌握在国外企业手中，但未来中国企业将有能力与国际企业竞争这一广阔市场。

目前，骅鹰在这方面已经有所布局，聚焦于几个特定行业，例如新能源汽车、服务器以及低空经济等领域，这些行业的产品相对高端，对这种高端线材有刚需。而对于一些低端市场，随着公司工艺水平的不断提升，成本也会逐渐降低，未来也会逐步导入。

李杨进一步透露，骅鹰的产品还处于小批量供货阶段，但未来计划扩大产能。骅鹰已在江西、惠州、湖南等地都有规划工业园，目前正处于建设阶段，预计今年以及明年初将陆续投产。届时，其生产规模将比现在扩大数倍。

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审核编辑 黄宇