AI 数据中心散热新挑战：48V 风扇驱动器解决方案
Fish Yeh, Ken Lin, Mika Huang, Sophia Tong | AN090 September 2025
随着 AI 应用蓬勃发展，从大型语言模型推论、影像处理到智慧驾驶辅助，资料中心内部服务器的运算密度与功耗大幅提升。高效能晶片的热设计功耗不断攀升，使传统散热方案面临前所未有的挑战。为确保系统稳定运行，服务器散热系统必须朝向更高风量、更高效率与更高可靠性的方向升级。
在这波转型中，数据中心服务器的电源架构也从传统 12V 全面升级至 48V，以降低线路损耗并提升能源效率。对应的风扇散热模组也正式迈入 48V 风扇时代。面对风扇转速、风压、空间限制与控制复杂度等多重挑战，立锜 RT7084 应运而生，成为新世代服务器风扇冷却的理想驱动解决方案。
1. 48V 风扇驱动器的挑战与应对方法
随着服务器电源架构迈向 48V 成为主流，服务器风扇的设计不仅要兼顾高转速、高风压，更需克服空间受限、启动可靠性及加速开发时程等多重难题。以下将针对 48V 风扇驱动器在实际应用中所面临的主要挑战，并说明 RT7084 如何以创新技术与高度整合设计，为新世代服务器的风扇冷却提供最佳解决方案。
1.1 增加运转稳定性，改善震动与噪音
当今系统对散热效能的要求日益提升，风扇转速已突破 50,000 RPM。然而，如此高速运转容易导致转速不稳、震动加剧与噪音上升，进而影响系统的可靠性与用户体验。针对这些挑战，RT7084 采用 Sensorless FOC （Field-Oriented Control）无感测向量控制技术，透过精密演算法即时估算转子位置，确保马达在高转速下始终维持最佳驱动角度，实现精准动态控制。这不仅有效抑制震动与转矩脉动，显著提升风扇运转的稳定性，更大幅降低扇叶震动所产生的噪音。
如图 1 所示，与传统 12V 风扇方案相比，RT7084 展现出更平顺的电流波形，代表其在高速运转期间依然能维持低震动与低噪音的优异表现，为高效散热系统带来全新升级体验。
图 1. RT7084 电机控制演算法的运转波形
1.2 强化启动可靠性，提升逆风启动能力
服务器系统会配置多颗风扇以确保优异的散热效能。然而，由于控制讯号传递的时间差，部分风扇在启动时可能会因较晚接收到讯号而出现逆风状况。传统 12V 风扇因转速较低风压较小，逆风现象较不严重。但随着新一代 48V 风扇的导入，其高转速与强大风压使逆风现象更加严重。因此，抗逆风启动能力已成为 48V 服务器风扇方案评估的关键规格。若未针对逆风状况设计完善的启动策略，将严重影响整体冷却系统的可靠性。
RT7084 开发独特的逆风启动策略，能有效克服逆风带来的挑战，展现出卓越的抗逆风启动能力，进一步提升系统稳定性。其逆风启动波形如图 2 所示，在逆风状态做启转时，会先进行煞车控制，当转速接近静止时，再以增强的起转扭矩抵抗逆风，使风扇顺利进入正常运转。这项创新技术，为新世代服务器系统带来更高的可靠性与稳定性。
图 2. RT7084 逆风启动波形
1.3 提升整合能力，小尺寸成核心关键
服务器系统因空间高度紧凑的产品特性，使得服务器风扇的尺寸最小仅有 4cm (长) x 4cm (宽)，对元件整合度与布局有着极高要求。随着电源架构从传统 12V 升级至 48V，线路设计必须额外加入前级降压模组，为控制晶片提供适当的工作电压，进一步提升了开发复杂度。因此，如何让 48V 风扇方案顺利融入既有空间限制与产品开发，成为 RT7084 必须克服的关键挑战。
RT7084 采用 4mm x 4mm QFN 封装设计，将 MCU、Gate Driver 与 Buck 转换器高度整合于单一晶片，无需额外加入降压模组，即可为晶片提供稳定可靠的电源。内建 buck 转换器采用立锜专利 ACOT® 控制技术，只需搭配 0806 封装电感即可运作。同时，RT7084 将多数外部元件高度整合于晶片内部，有效简化 PCB 布局并降低 BOM 成本。如图 3 所示，于实际应用中，RT7084 可轻易实现 4cm 服务器风扇的 PCB Layout 设计。
图 3. RT7084 在 4cm 服务器风扇的 PCB Layout
1.4 简化开发流程，加速导入时间
RT7084 创新推出 Code-Free 开发架构，无需撰写任何程式码，客户只需透过直觉化的视窗介面，即可轻松调整控制参数。如图 4 的 Tuning GUI 与 ADA （Application Development Assistant） GUI 即为本次 Code-Free 架构专用的操作介面，透过 GUI 可快速完成功能设定与应用开发，大幅降低技术门槛。此外，立锜亦提供完整的技术文件，协助客户快速上手并完成各项设定。对于 GUI 软体与技术文件的取得方式，欢迎洽询立锜业务或 技术团队取得协助。
图 4. RT7084 专用 GUI
2. 结论
随着服务器运算能力大幅提升，冷却散热性能已成为系统可靠性的关键。RT7084 以先进的无感测向量控制演算法，结合强韧的逆风启动能力，有效解决 48V 风扇驱动器在高效能应用中的核心挑战。此外， RT7084 具备高度整合设计与 Code-Free 架构，大幅简化设计流程并降低开发门槛，为新世代服务器的风扇冷却提供最理想的解决方案。
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