在人工智能（AI）產業快速發展的今天，高效、穩定的硬件設備成為了支撐AI算法和應用的基礎。無論是數據中心的超級計算集群，還是邊緣設備上的智能傳感器，都離不開精密的電源管理和能效優化。

在這些復雜的電子設備中，一種常被忽視卻至關重要的元件“金屬軟磁芯片電感”，正在發揮著不可替代的作用。本文將深入探討金屬軟磁材料在AI硬件中的應用，以及它對AI產業發展的關鍵影響。

一、關于金屬軟磁材料

金屬軟磁材料是一類具有高磁導率和低矯頑力的材料，主要用于需要高效磁性能的應用場合，如變壓器、電感器、磁傳感器、天線和無線充電設備等電子元器件。之所以被稱為“軟磁”材料，是因為在外加磁場去除后，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、晶態軟磁合金、稀土軟磁合金。

作為支撐5G/6G通訊、物聯網、智能裝備和其他電子技術發展的關鍵材料，金屬軟磁材料在第三代半導體技術的應用中尤為重要。預計到2025年，中國金屬軟磁電子元器件市場規模將達到248億美元。

金屬軟磁電子元器件市場

而文章開頭提到的對AI產業發展至關重要的電子元器件“金屬軟磁芯片電感”，主要用于電源管理、電信、汽車電子、消費電子等領域，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成芯片電感的關鍵材料之一。因此，它們之間的關系是一種從材料到核心組件再到具體電子元件的逐級應用關系。

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產業重視，是因為它們能夠在高功率和高電環境下有效應對電流波動，為AI芯片（如GPU、TPU、NPU等）提供穩定的電流輸出。目前，行業內正積極響應這一需求，重視金屬軟磁粉芯芯片電感的研發與應用。

金屬軟磁電感

相比于傳統的鐵氧體材料，金屬軟磁材料在高功率和高頻場景下表現更優，具有更高的飽和磁通密度（Bs值）和更好的溫度穩定性，能夠耐受更大的電流。傳統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）且溫度穩定性差，在芯片功率大于300W的應用中，其劣勢尤為明顯。值得一提的是，未來推出的AI芯片功率預計將超過700W。

像AI芯片（如GPU、TPU、NPU等）在處理復雜計算任務時，需要快速而穩定的電壓供應。此時金屬軟磁芯片電感在電源管理系統中的作用至關重要，尤其在DC-DC轉換器和穩壓電路中，能有效平穩電流波動，防止芯片因電壓不穩定而受損。

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提供更高效的電能轉換，特別適合用于數據中心、AI芯片、服務器和通訊設備等需要高密度、緊湊設計的領域。隨著AI產業對更高頻率和更高效率的需求不斷增長，金屬軟磁材料芯片電感有望成為未來的主流選擇，市場前景廣闊。

三、金屬軟磁芯片電感的制作門檻

從工藝角度來看，制造金屬軟磁芯片電感的難度相當高。首先，金屬磁粉芯是通過將符合性能指標的金屬軟磁粉經過絕緣包覆、壓制、退火、浸潤、噴涂等多個步驟制成的。 而金屬軟磁粉的制備則涉及磁粉顆粒的生產和粒度配比，其中，金屬軟磁粉末的研發與粒度配比將直接決定磁粉芯的性能；絕緣包覆環節容易影響粉體的磁性；壓制成型工藝也會影響材料的有效利用率，進而影響生產成本。

軟磁粉末

其次，芯片電感的制造需要使用高精度的工藝，如精細化繞線、金屬化處理和燒結技術等。制作過程中需嚴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。由于它們常應用于AI芯片的電源管理系統中，任何微小的制造偏差都可能導致整體系統的性能下降或失效。

目前，國內的部分相關主要廠商有：

（1）上游金屬軟磁粉、粉芯供應商：鉑科新材、屹通新材、悅安新材；

（2）一體成型電感供應商：麥捷科技、科瑞思、美信科技、銘普光磁、順絡電子；

（3）一體成型電感生產設備供應商：田中精機。

四、總結

金屬軟磁芯片電感作為AI芯片電源管理系統中的關鍵元件，因其高效的電能轉換能力和出色的穩定性，在支持AI芯片的高速、低損耗運算中扮演了不可替代的角色。隨著AI技術的持續進步和市場對更高效、更緊湊的硬件解決方案需求的增長，金屬軟磁芯片電感必將在AI產業中占據更重要的地位，為AI硬件的未來發展提供新的動能。

資料來源：

軟磁材料與應用技術（來源：磁性材料應用技術研究所）

新型芯片電感：金屬軟磁粉芯、一體成型電感產業及個股梳理（來源：伏白的交易筆記）

自研芯片電感，敲開英偉達大門！軟磁粉芯全球龍頭鉑科新材：縱享時代紅利，連續8年高增長（來源：市值風云）

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