在人工智能（AI）產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的今天，高效、穩(wěn)定的硬件設(shè)備成為了支撐AI算法和應(yīng)用的基礎(chǔ)。無(wú)論是數(shù)據(jù)中心的超級(jí)計(jì)算集群，還是邊緣設(shè)備上的智能傳感器，都離不開精密的電源管理和能效優(yōu)化。

在這些復(fù)雜的電子設(shè)備中，一種常被忽視卻至關(guān)重要的元件“金屬軟磁芯片電感”，正在發(fā)揮著不可替代的作用。本文將深入探討金屬軟磁材料在AI硬件中的應(yīng)用，以及它對(duì)AI產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵影響。

一、關(guān)于金屬軟磁材料

金屬軟磁材料是一類具有高磁導(dǎo)率和低矯頑力的材料，主要用于需要高效磁性能的應(yīng)用場(chǎng)合，如變壓器、電感器、磁傳感器、天線和無(wú)線充電設(shè)備等電子元器件。之所以被稱為“軟磁”材料，是因?yàn)樵谕饧哟艌?chǎng)去除后，它們的磁化程度（磁剩余）幾乎為零，即很容易被磁化和退磁。材料體系包括非晶合金、納米晶合金、晶態(tài)軟磁合金、稀土軟磁合金。

作為支撐5G/6G通訊、物聯(lián)網(wǎng)、智能裝備和其他電子技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵材料，金屬軟磁材料在第三代半導(dǎo)體技術(shù)的應(yīng)用中尤為重要。預(yù)計(jì)到2025年，中國(guó)金屬軟磁電子元器件市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到248億美元。

金屬軟磁電子元器件市場(chǎng)

而文章開頭提到的對(duì)AI產(chǎn)業(yè)發(fā)展至關(guān)重要的電子元器件“金屬軟磁芯片電感”，主要用于電源管理、電信、汽車電子、消費(fèi)電子等領(lǐng)域，其核心部分是由金屬軟磁材料制成的磁芯，它具有高飽和磁通密度和低損耗的特性。

從制造層面上看，金屬軟磁材料經(jīng)過粉末化和絕緣處理，形成了金屬軟磁粉芯，而金屬軟磁粉芯則是構(gòu)成芯片電感的關(guān)鍵材料之一。因此，它們之間的關(guān)系是一種從材料到核心組件再到具體電子元件的逐級(jí)應(yīng)用關(guān)系。

二、金屬軟磁芯片電感為何受到重視？

以金屬軟磁為原材料的芯片電感之所以受到AI產(chǎn)業(yè)重視，是因?yàn)樗鼈兡軌蛟诟吖β屎透唠姯h(huán)境下有效應(yīng)對(duì)電流波動(dòng)，為AI芯片（如GPU、TPU、NPU等）提供穩(wěn)定的電流輸出。目前，行業(yè)內(nèi)正積極響應(yīng)這一需求，重視金屬軟磁粉芯芯片電感的研發(fā)與應(yīng)用。

金屬軟磁電感

相比于傳統(tǒng)的鐵氧體材料，金屬軟磁材料在高功率和高頻場(chǎng)景下表現(xiàn)更優(yōu)，具有更高的飽和磁通密度（Bs值）和更好的溫度穩(wěn)定性，能夠耐受更大的電流。傳統(tǒng)鐵氧體芯片電感雖然損耗較低，但由于其Bs值較低（0.3-0.5T）且溫度穩(wěn)定性差，在芯片功率大于300W的應(yīng)用中，其劣勢(shì)尤為明顯。值得一提的是，未來(lái)推出的AI芯片功率預(yù)計(jì)將超過700W。

像AI芯片（如GPU、TPU、NPU等）在處理復(fù)雜計(jì)算任務(wù)時(shí)，需要快速而穩(wěn)定的電壓供應(yīng)。此時(shí)金屬軟磁芯片電感在電源管理系統(tǒng)中的作用至關(guān)重要，尤其在DC-DC轉(zhuǎn)換器和穩(wěn)壓電路中，能有效平穩(wěn)電流波動(dòng)，防止芯片因電壓不穩(wěn)定而受損。

GPU芯片

總之，金屬軟磁材料芯片電感能夠在保持小巧體積的同時(shí)提供更高效的電能轉(zhuǎn)換，特別適合用于數(shù)據(jù)中心、AI芯片、服務(wù)器和通訊設(shè)備等需要高密度、緊湊設(shè)計(jì)的領(lǐng)域。隨著AI產(chǎn)業(yè)對(duì)更高頻率和更高效率的需求不斷增長(zhǎng)，金屬軟磁材料芯片電感有望成為未來(lái)的主流選擇，市場(chǎng)前景廣闊。

三、金屬軟磁芯片電感的制作門檻

從工藝角度來(lái)看，制造金屬軟磁芯片電感的難度相當(dāng)高。首先，金屬磁粉芯是通過將符合性能指標(biāo)的金屬軟磁粉經(jīng)過絕緣包覆、壓制、退火、浸潤(rùn)、噴涂等多個(gè)步驟制成的。 而金屬軟磁粉的制備則涉及磁粉顆粒的生產(chǎn)和粒度配比，其中，金屬軟磁粉末的研發(fā)與粒度配比將直接決定磁粉芯的性能；絕緣包覆環(huán)節(jié)容易影響粉體的磁性；壓制成型工藝也會(huì)影響材料的有效利用率，進(jìn)而影響生產(chǎn)成本。

軟磁粉末

其次，芯片電感的制造需要使用高精度的工藝，如精細(xì)化繞線、金屬化處理和燒結(jié)技術(shù)等。制作過程中需嚴(yán)格控制繞線密度和絕緣層的厚度，以確保電感的電氣特性符合要求。由于金屬軟磁材料的脆性特性，成型、加工、切割和表面處理的精度要求都很高。

最后，金屬軟磁芯片電感的可靠性和性能一致性也是一大門檻。由于它們常應(yīng)用于AI芯片的電源管理系統(tǒng)中，任何微小的制造偏差都可能導(dǎo)致整體系統(tǒng)的性能下降或失效。

目前，國(guó)內(nèi)的部分相關(guān)主要廠商有：

（1）上游金屬軟磁粉、粉芯供應(yīng)商：鉑科新材、屹通新材、悅安新材；

（2）一體成型電感供應(yīng)商：麥捷科技、科瑞思、美信科技、銘普光磁、順絡(luò)電子；

（3）一體成型電感生產(chǎn)設(shè)備供應(yīng)商：田中精機(jī)。

四、總結(jié)

金屬軟磁芯片電感作為AI芯片電源管理系統(tǒng)中的關(guān)鍵元件，因其高效的電能轉(zhuǎn)換能力和出色的穩(wěn)定性，在支持AI芯片的高速、低損耗運(yùn)算中扮演了不可替代的角色。隨著AI技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步和市場(chǎng)對(duì)更高效、更緊湊的硬件解決方案需求的增長(zhǎng)，金屬軟磁芯片電感必將在AI產(chǎn)業(yè)中占據(jù)更重要的地位，為AI硬件的未來(lái)發(fā)展提供新的動(dòng)能。

資料來(lái)源：

軟磁材料與應(yīng)用技術(shù)（來(lái)源：磁性材料應(yīng)用技術(shù)研究所）

新型芯片電感：金屬軟磁粉芯、一體成型電感產(chǎn)業(yè)及個(gè)股梳理（來(lái)源：伏白的交易筆記）

自研芯片電感，敲開英偉達(dá)大門！軟磁粉芯全球龍頭鉑科新材：縱享時(shí)代紅利，連續(xù)8年高增長(zhǎng)（來(lái)源：市值風(fēng)云）

粉體圈NANA整理