随着伺服器电源需求增加，创新的半导体设计和封装技术正在改善资料中心的效率。德州仪器(TI)率先生产创新的半导体电源产品，藉以满足目前和未来几代先进资料中心对於性能、效率和热管理的高度需求。由此产生的电源有助於保持最大型资料中心以更持续的能源稳定运作。

2022年，世界创造和消耗将近100ZB的数据。到2025年，这个难以理解的庞大数据量预计将几乎翻倍。而且，这些数据逐渐藉由超大规模数据中心运作，每个资料中心都装满数千台伺服器。

美国政府估计资料中心的能源需求为每年70太瓦时。届时，仅区块链采矿的成长就足以使这个数字增加一倍以上。根据资料中心能源效率专业中心的数据，目前资料中心的消耗可能至少占美国总电力消耗的2%。这足以对环境产生重大影响，因此，促使资料中心能更持续性运作的目的显得有急迫性。

德州仪器专门负责工业电源管理的系统经理Robert Taylor表示，随着这些中心的伺服器持续发展以处理激增的数据流量，每台伺服器消耗的电力也在成长，从前几年每台伺服器的平均1,500瓦增加到现今伺服器的3,000瓦。

提高伺服器电源单元(PSU)功率密度并藉此改善效率是提高资料中心营运效率的一种方式。Robert 表示，升级伺服器PSU也很急迫。资料中心持续增加的电力需求正面临瓶颈：大多数超大规模数据中心无法因应超过50兆瓦的电力。

Robert表示，由於这些资料中心的总电量有限，这些资料中心需要对於冷却以及电子产品效率不彰所造成的损耗上尽可能减少浪费的电力。同时，伺服器产业需要缩小印刷电路板尺寸，每个机架才能容纳更多的运算能力。因此，伺服器中的电源元件必须更缩小、更有效率，而不会产生过多的热量。

高性能、高效能半导体电源的关键是提高功率密度，也就是将更多的功率处理能力封装到更小的体积中。不过，提高功率密度也会造成缩小的体积累积更多的热量，这需要先进的热管理技术来维持性能并保护元件。

提高功率密度并不是资料中心独有的需求。从电网和通讯装置到电动车和个人电子产品的电气系统也需要密度更高、热效率更高的电源晶片提供的性能和效率。 

德州仪器正在积极因应在伺服器电源晶片中提高功率密度的挑战。具有整合式开关的小型电晶体 (SOT) 封装正在扩大功率密度和性能的界限，同时降低成本。如果没有创新的热管理方法，就不可能获得如此的进展。德州仪器专注於优化热性能和突破晶片级功率密度障碍的 三个关键领域：制程技术、电路设计技术和热优化封装。

伺服器产生的大部份热量来自功率损耗，这是由於将输入的400V交流电转换为6V或更低的直流电所致。 TLVM13630 电源模组等产品采用德州仪器的强化型Hotrod四扁平无引线(QFN)封装技术和整合式场效应电晶体(FET)，可提供快速的切换速度和更低的电阻，因此大幅降低功率损耗，达到改善晶片效率和减少热量的效果。

德州仪器QFN暨SOT封装开发总监Les Stark表示，矽片中的任何电阻毫无效率可言，因此会浪费电源并产生更多热量。

为了进一步减少产生更多热量的损耗，德州仪器将更多元件整合到功率晶片中，包括FET和电容器。这种整合可达到更快速、更有效率的切换和更低的杂讯，以具有超低导通电阻的TPS25985 eFuse为例，可提供更好的热性能，同时达到80A的电流。在某些情况下，德州仪器透过元件在晶片上的3维堆叠来达到更高的整合度。

德州仪器也率先采用创新的设备封装为晶片散热。例如，德州仪器首创的HotRod和Enhanced HotRod QFN封装采用倒装晶片式封装，将晶片表面以及其中的接头直接接合到电路板上，完全不需要透过接合线取得进出晶片的讯号。这种更直接的连接能够有效地将热量从晶片转移到电路板。Les表示，这种封装设计提供以往无法达到的大型接地焊盘，因此得以维持从装置到印刷电路板的良好热通道。

德州仪器的其他先进散热方法包括更有效的散热器放置，得以改善顶部冷却。德州仪器的氮化镓(GaN) FET采用顶部冷却封装，这种封装在资料中心系统中将变得更加重要，因为将更多运算能力封装到每台伺服器有助於进行更密集的新式元件配置以更多方法进行晶片散热。Robert表示，由於GaN能够达到更高的功率密度，这种弹性的冷却方法显得更重要。

在微型晶片中使用任何一种改善效率和散热的方法都极有助於热管理和效率。藉由针对尺寸和效率优化封装，德州仪器正在协助解决资料中心客户的散热问题并减少环境足迹。