数据中心转用氮化镓功率半导体的五大原因

氮化镓功率半导体全球领导厂商 GaN Systems 全球执行长 Jim Witham 于 DCD 专访中分析，GaN 功率半导体可能是数据中心面对日加趋严的能源减碳监管法规的唯一解方。

数据中心电源系统中过去以硅功率器件为大宗， 但近年 GaN 功率半导体逐渐受到重视，Jim Witham 分析驱动这项转变背后的五大主因：

• 数据中心欲提高获利能力：电费是数据中心运营成本中占比最高的项目，每个机柜的能源成本甚至超出建置的资本成本。同时，数据处理及储存的需求只增不减，每个机柜中能容纳的服务器及内存数量便是评估数据中心获利能力的重要指标。相较于现存硅功率器件，采用 GaN 功率器件的电源供应器，能够将效率从现有的 94% 提升至 97%，大幅降低能源耗损，最终為数据中心减少电费支出。另外，采用 GaN 功率器件设计的电源供应器，在尺寸上也缩小約 2-3 倍，提高每个机柜中能容纳的服务器及内存数量，提升数据中心整体算力。
• 新法规及产业标准：永续净零为这个世纪最迫在眉睫的挑战，今 (2023) 年陆续生效的新能源减碳监管法规，将更严格地规范数据中心的能源使用效率，包括欧盟生态设计 (ecodesign) 指令中，明确要求数据中心电源供应器的能耗效率由 94% 提升至 96%；中国《物联网新型基础设施建设三年行动计划》限制新建数据中心 PUE 需低于 1.3；开放运算计划 (Open Compute Project) 也重新定义数据中心电源供应器尺寸的规格标准，较原先缩减 30%。这些新法规与产业标准都再次强化 GaN 功率半导体在下世代电源供应器设计中的重要性。
• 高性价比且已被广泛使用：GaN 功率半导体已在高阶音响、消费电子充电设备、甚至是电动车中广泛使用。随 GaN 在各应用市场中渗透率越高，GaN 功率器件的成本及可靠度皆已趋近于硅功率器件。
• 转换已经发生：包括 xFusion 超聚变、及英特尔 (Intel) 及美超威 (Supermicro) 的主要供货商 SoluM 等领导厂商，皆已采用 GaN Systems 氮化镓功率晶体管，设计具更高功率密度、能效表现更好的电源供应器。
• 净零永续：『节电』与『脱碳』是身为全球用电大户的数据中心，在这个世纪的最重要挑战。GaN 功率半导体能帮助数据中心更有效率的运用能源，降低至少 50% 的耗损，减少数据中心对同样是高耗电的冷却系统的依赖。另外，采用 GaN 功率晶体管设计的电源供应器，对被动组件及稀缺资源的需求也能大幅降低，研究指出，GaN 每年能减少约 100 公吨的二氧化碳排放量。

阅读完整文章，请至 DCD 《Five key reasons to switch to GaN》

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