AI 數據中心散熱新挑戰：48V 風扇驅動器解決方案
Fish Yeh, Ken Lin, Mika Huang, Sophia Tong | AN090 September 2025
隨著 AI 應用蓬勃發展，從大型語言模型推論、影像處理到智慧駕駛輔助，資料中心內部伺服器的運算密度與功耗大幅提升。高效能晶片的熱設計功耗不斷攀升，使傳統散熱方案面臨前所未有的挑戰。為確保系統穩定運行，伺服器散熱系統必須朝向更高風量、更高效率與更高可靠性的方向升級。
在這波轉型中，數據中心伺服器的電源架構也從傳統 12V 全面升級至 48V，以降低線路損耗並提升能源效率。對應的風扇散熱模組也正式邁入 48V 風扇時代。面對風扇轉速、風壓、空間限制與控制複雜度等多重挑戰，立錡 RT7084 應運而生，成為新世代伺服器風扇冷卻的理想驅動解決方案。
1. 48V 風扇驅動器的挑戰與應對方法
隨著伺服器電源架構邁向 48V 成為主流，伺服器風扇的設計不僅要兼顧高轉速、高風壓，更需克服空間受限、啟動可靠性及加速開發時程等多重難題。以下將針對 48V 風扇驅動器在實際應用中所面臨的主要挑戰，並說明 RT7084 如何以創新技術與高度整合設計，為新世代伺服器的風扇冷卻提供最佳解決方案。
1.1 增加運轉穩定性，改善震動與噪音
當今系統對散熱效能的要求日益提升，風扇轉速已突破 50,000 RPM。然而，如此高速運轉容易導致轉速不穩、震動加劇與噪音上升，進而影響系統的可靠性與用戶體驗。針對這些挑戰，RT7084 採用 Sensorless FOC （Field-Oriented Control） 無感測向量控制技術，透過精密演算法即時估算轉子位置，確保馬達在高轉速下始終維持最佳驅動角度，實現精準動態控制。這不僅有效抑制震動與轉矩脈動，顯著提升風扇運轉的穩定性，更大幅降低扇葉震動所產生的噪音。
如圖 1 所示，與傳統 12V 風扇方案相比，RT7084 展現出更平順的電流波形，代表其在高速運轉期間依然能維持低震動與低噪音的優異表現，為高效散熱系統帶來全新升級體驗。
圖 1. RT7084 電機控制演算法的運轉波形
1.2 強化啟動可靠性，提升逆風啟動能力
伺服器系統會配置多顆風扇以確保優異的散熱效能。然而，由於控制訊號傳遞的時間差，部分風扇在啟動時可能會因較晚接收到訊號而出現逆風狀況。傳統 12V 風扇因轉速較低風壓較小，逆風現象較不嚴重。但隨著新一代 48V 風扇的導入，其高轉速與強大風壓使逆風現象更加嚴重。因此，抗逆風啟動能力已成為 48V 伺服器風扇方案評估的關鍵規格。若未針對逆風狀況設計完善的啟動策略，將嚴重影響整體冷卻系統的可靠性。
RT7084 開發獨特的逆風啟動策略，能有效克服逆風帶來的挑戰，展現出卓越的抗逆風啟動能力，進一步提升系統穩定性。其逆風啟動波形如圖 2 所示，在逆風狀態做啟轉時，會先進行煞車控制，當轉速接近靜止時，再以增強的起轉扭矩抵抗逆風，使風扇順利進入正常運轉。這項創新技術，為新世代伺服器系統帶來更高的可靠性與穩定性。
圖 2. RT7084 逆風啟動波形
1.3 提升整合能力，小尺寸成核心關鍵
伺服器系統因空間高度緊湊的產品特性，使得伺服器風扇的尺寸最小僅有 4cm (長) x 4cm (寬)，對元件整合度與佈局有著極高要求。隨著電源架構從傳統 12V 升級至 48V，線路設計必須額外加入前級降壓模組，為控制晶片提供適當的工作電壓，進一步提升了開發複雜度。因此，如何讓 48V 風扇方案順利融入既有空間限制與產品開發，成為 RT7084 必須克服的關鍵挑戰。
RT7084 採用 4mm x 4mm QFN 封裝設計，將 MCU、Gate Driver 與 Buck 轉換器高度整合於單一晶片，無需額外加入降壓模組，即可為晶片提供穩定可靠的電源。內建 Buck 轉換器採用立錡專利 ACOT® 控制技術，只需搭配 0806 封裝電感即可運作。同時，RT7084 將多數外部元件高度整合於晶片內部，有效簡化 PCB 佈局並降低 BOM 成本。如圖 3 所示，於實際應用中，RT7084 可輕易實現 4cm 伺服器風扇的 PCB Layout 設計。
圖 3. RT7084 在 4cm 伺服器風扇的 PCB Layout
1.4 簡化開發流程，加速導入時間
RT7084 創新推出 Code-Free 開發架構，無需撰寫任何程式碼，客戶只需透過直覺化的視窗介面，即可輕鬆調整控制參數。如圖 4 的Tuning GUI 與 ADA （Application Development Assistant）GUI 即為本次 Code-Free 架構專用的操作介面，透過 GUI 可快速完成功能設定與應用開發，大幅降低技術門檻。此外，立錡亦提供完整的技術文件，協助客戶快速上手並完成各項設定。對於 GUI 軟體與技術文件的取得方式，歡迎洽詢立錡業務或 技術團隊取得協助。
圖 4. RT7084 專用 GUI
2. 結論
隨著伺服器運算能力大幅提升，冷卻散熱性能已成為系統可靠性的關鍵。RT7084 以先進的無感測向量控制演算法，結合強韌的逆風啟動能力，有效解決 48V 風扇驅動器在高效能應用中的核心挑戰。此外， RT7084 具備高度整合設計與 Code-Free 架構，大幅簡化設計流程並降低開發門檻，為新世代伺服器的風扇冷卻提供最理想的解決方案。
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