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多重应用齐发 氮化镓功率半导体迎向成长转折点

氮化镓功率半导体领导者GaN Systems从地缘政治下全球半导体产业链动态、能源转换效率革新等面向,展望2023年全球功率半导体产业发展态势。电汽化 (Electrification) 、数字化 (Digitalization)及净零永续 (Sustainability) 三大全球趋势将持续加速氮化镓功率半导体产业成长及应用落地。氮化镓稳定、耐高压高温的物理特性使其逐步在数据中心、电动车、工业制造、及消费电子等「由能源驱动」的应用市场中崭露头角,成为解决硅基组件目前瓶颈的理想替代方案。然而面对大环境政经不确定性等逆风因素,供应链管理及多元布局将成为功率半导体业者的决胜点—能巩固现有客户的交期,同时有余力点燃创新之火,突破技术瓶颈。 地缘政治促使全球政府及企业扩大当地投资 半导体产业链趋向多元化 GaN Systems全球执行长Jim Witham在稍早接受富比士访问时指出,如果半导体业者从过去18个月中学习到什么,那就是风散风险不再单指产品组合的多样性,更指「供货商组合」的多样性。供货商多样性除地域上的多元之外,企业也需认同供货商多元的价值,因为即使是规模较小的供货商也有可能为当下困境提供最及时的解套。 「作为一个在全球化的企业,我们乐见各国政府扩大投资当地半导体产业,为产业链多元化作长远发展规划发展,」GaN Systems 亚洲区总经理Stephen Coates表示,在近期的未来,我们会看到更多半导体厂在欧美及新兴市场的投资计划,但半导体产业生态系的合纵连横绝对不能在短时间被复制或取代。 能源独立与脱碳挑战加剧 吹起能源转换效率革命号角 各行业的电汽化及数字化造成能源需求急速攀升,即使近年再生能源发电成长有所突破,但仍远不及全球的用电需求。当全球企业都将脱碳视为一项不仅是立即需采取的行动,更是长远需达成的目标,能源转换效率的革新便成为企业在永续跟获利间取得双赢的重要手段。GaN Systems认为氮化镓功率半导体将在这场能源革命中扮演举足轻重的角色,从减少能源转换间的能量流失,开发更高功率但尺寸更小的储能系统,最终全面提高再生能源发电使用效率,氮化镓功率半导体将会是通往全球净零转型的快捷方式。 碳排大户数据中心将靠氮化镓维持获利并实现净零 为因应日益庞大的数据量,数据中心平均每3-5年需升级硬体设备以维持效能,欧盟针对服务器、数据储存等产品能源效率通过ErP 环保设计指令Lot 9,开放运算计划(OCP)重新定义数据中心电源供应器尺寸规范—较原先缩小30%,「接下来我们将看到有更多云端巨头数据中心导入氮化镓功率半导体,以实现更高效率的电源管理,」GaN Systems市场开发副总经理庄渊棋表示,氮化镓功率组件更快的开关速度、更高的导电性及将帮助数据中心减少在电源转换和电路分配上热能产生,进而减少复杂冷却解决方案的需求。采用氮化镓技术,每10组服务器机架每年约能增加300万美元的利润。 氮化镓功率半导体进入电动车市场甜蜜点 汽车弃油转电政策、地域冲突下的能源风险、全球减碳目标确立等因素并行下,电动车市场成长幅度将更为急遽。展望2023年,碳化硅功率组件的发展将受限缺料、良率及高居不下的成本,「反观氮化镓车用功率组件,虽目前仍处开发阶段,但市场将在2025-2026年开始发酵,氮化镓技术将满足Tier 1车厂对车用组件在效能、可靠度、成本及产能上的要求,」庄渊棋补充。目前氮化镓在电力系统的应用仍以400V为主流,多階電流轉換器(Multilevel Converter)在800V電力系統的應用也將進入驗證階段。 氮化镓功率半导体技术将持续在消费市场商品化 从主流45W及65W到100W-180W的单孔或多孔氮化镓充电器将在明年持续重写消费者对快充的定义。氮化镓功率组件也将持续以更轻小的外型、更卓越的音质渗透家用、汽车、船舶等不同音讯市场,同时在家用电器、大屏幕电视、电动脚踏车、电动工具等新兴应用机会也将浮现。 Stephen Coates总结,不畏大环境政经等逆风因素影响,全球氮化镓功率半导体市场将在消费电子、车用、数据中心、工业制造等应用驱动下,于2027年达到20亿美元市值1,而全球企业对获利及永续的承诺也将持续为氮化镓功率半导体产业添加成长动能。 1 Power GaN 2022: Market and Technology Report 2022, Yole Intelligence

实现下世代电源供应器的GaN氮化镓功率级设计

论坛主题: 分析不同氮化镓功率级设计拓朴结构及使用功率 探讨氮化镓功率级设计所带来的散热及导电效能优化 分享氮化镓功率级设计在消费电子充电器及变压器、商用及工业用电源供应器、或车载充电器及牵引逆变器等应用案例 Download a copy of this presentation >

发热克星:GaN如何防止数据中心过热

也许答案是电力电子器件,它从根源产生较少的热量…… 数据中心是当今技术世界中不可或缺的一部分。随着云计算和机器学习(ML)等新技术越来越被广泛采用,工作负载日益增加,数据中心的压力也正在增加,在未来这一趋势只会持续,不会停止。 不幸的是,数据中心目前采用的电源转换和分配技术并不适合处理这种需求的增长。具体而言,基于硅的电力电子设备效率相对较低,最终要求数据中心采用特制的冷却系统来维持温度在安全范围。最终,因此而增加的开销使数据中心的可持续性降低,成本效益降低,对数据中心提供商和最终用户来说更加昂贵。 应对这一挑战的解决方案是氮化镓(GaN),作为经过验证的硅替代品,它可以提供卓越的性能和效率。GaN具有独特的优势,可以彻底革新数据中心的电力分配和电力转换,节省能源,减少对冷却系统的需求,并最终使数据中心更具成本效益和可扩展性。 传统技术和冷却需求 硅基电子学是一个相对古老的领域,其根源可以追溯到20世纪50年代。虽然该技术已经突飞猛进,但根本上其能力仍然受到材料本身的限制。 具体而言,在功率半导体领域,硅的电导率相对较低,开关速度较慢,导致其无法成为电力电子的理想材料。尽管如此,当今数据中心内的大多数电力电子设备仍然依赖硅基设备来实现功率转换和分配等功能。 与此同时,数据中心格局在过去十年中发生了巨大变化。如今,数据中心预计将运行比以往更多的计算密集型工作负载——需要更快的速度和更多的功耗来满足新的需求。再加上对硅技术的依赖,导致现代数据中心浪费了惊人的电力量,并产生了大量不必要的热量。 一些报告甚至发现,数据中心以热量的形式浪费了多达98%的电能。 如果我们继续依赖硅,过度的发热和对冷却系统的严苛要求将继续困扰着该行业,并成为瓶颈。这不是一条可持续的前进道路。 这是一个问题,因为它往往会降低服务器的性能,导致它们运行变慢,故障频率变高。这会对最终用户的性能产生负面影响,并且由于与数据中心相关的维护费用较高,因此会增加各项成本。 为了应对热挑战,数据中心使用复杂的冷却技术来保持安全的工作温度。虽然该方案有效,但它为数据中心的运营增加了显着的开销,数据中心运营商和客户的价格随之水涨船高。 硅的主要问题 在数据中心内,特别容易受到高浪费和发热影响的是功率转换和配电。 电源转换是数据中心的基本要素,其中电源和电力转换电路工作产生整个数据中心使用的所有电力。其中,AC/DC转换器、DC/DC转换器和稳压器等电路几乎都依赖硅晶体管作为开关器件。硅晶体管作为开关还控制进出数据中心内不同区域的电源流量和方向。 在这两种情况下,理想的情况是找到一种可以提高效率的硅的替代品。 GaN保持低温 由于令人印象深刻的材料特性,与硅晶体管相比,基于GaN的晶体管具有更快的开关速度,更高的导电性以及总体更优的性能。具体而言,GaN的电导率比硅高1000倍,并且在某些应用中已被证明与硅相比,可节省高达40%的功耗。 正因如此,GaN晶体管为数据中心电力电子应用中的传统硅提供了更高效率的替代品。使用GaN代替硅的结果是,数据中心电源转换和电能分配电路可以浪费更少的能量并产生更少的热量。 凭借这些优势,GaN将对数据中心行业产生革命性的积极影响。GaN可以显着减少数据中心对复杂冷却解决方案的需求,从而使它们的运行和维护成本更低,提供更长的使用寿命,并且降低开销。正因如此,研究发现,对于数据中心的每组10个机架,基于GaN的PSU可以增加300万美元的利润。 总而言之,切换到GaN的好处包括数据中心提供商和最终用户的成本降低,更高的性能和更高的可靠性。 随着计算密集型工作负载日益增加的趋势继续给数据中心带来前所未有的压力,该行业必须调整以跟上步伐。如果我们继续在数据中心依赖硅技术,过度的热量产生和对复杂的冷却系统的需求将继续困扰着整个行业,并成为可扩展性和经济效益的瓶颈。 硅技术无法成为该领域的可持续前进道路。最终,数据中心电源应用从硅切换到GaN将是未来数据中心发展的必要条件。  

回顾APEC 2022 的四个关键要点

第 37 届应用电力电子会议 (APEC) 于 2022 年 3 月 20 日至 24 日在休斯敦举行,这是自新冠肺炎大流行爆发以来首次举行的线下 APEC 活动。 APEC 是电力电子专业人士的主要会议之一,今年也并没有让人失望。我们一起来回顾一下本次活动的一些要点。 宽带隙,尤其是氮化镓,继续在电力电子领域占据主导地位 过去几年以来,宽带隙已成为新型电力电子设计的首选技术。 APEC 会议上的叙事、新闻公告、研讨会和会议印证了这一转变。 巨大的市场潜力和应用机会以及新的客户需求,为许多 GaN 和 SiC 公司提供了推动电力电子产品的创新的空间。 至于氮化镓功率晶体管,它不仅已成为主流,而且在消费电子、数据中心、汽车、工业和可再生能源领域的使用量也出现了巨大增长。 目前氮化镓主导的一个领域是消费类充电器。 在展会上,我们展示了来自三星(参见:GaN Systems 为三星 Galaxy S22+ 和具有领先离散 GaN 解决方案的超快速充电器)、飞利浦、哈曼和 Greenworks 等领先和创新品牌的多款氮化镓充电器。 在展会上,我们与 Rompower 一起宣布了世界上最小的 65W 和 100W氮化镓充电器(参见:GaN Systems 在 APEC 展示世界上最小的 GaN 充电器)。 在消费类电子产品中,GaN Audio 是下一件大事。 我们展示了 Syng…

GaN Systems和徐州金沙江半导体共同展示GaN在提高数据中心效率和盈利能力方面的巨大优势

2022年3月28日中国西安,2022年3月29日加拿大渥太华 – 氮化镓功率半导体的全球领导者GaN Systems公司和徐州金沙江半导体公司今天联合宣布,在互联网数据中心(IDC)领域,首次成功开展氮化镓(GaN)电源应用的现场试验,这是GaN在IDC电力基础设施领域普及进程的重要里程碑。GaN Systems公司通过其先进的技术实现高功率密度和高可靠性,和使用传统硅功率器件相比,使数据中心能够实现高达20%的节能,从而提高利润、降低相对能耗并减少碳足迹。该现场试验将验证节能对环境产生的的积极影响,同时满足数据中心运营商对于可靠性的严苛要求,因此是该技术应用于全球的关键一步。GaN Systems在高功率、可靠性和质量方面的持续投资成就了这一重要里程碑。 关于GaN在数据中心供电系统中的应用前景,业内人士给予高度关注和期望。中国通信学会(CIC)的专家表示,作为新基建设施的重要内容,数据中心在未来信息化建设和数字经济转型过程中扮演着“基石”的角色。据统计测算,2020年我国数据中心耗电量已逾2000亿千瓦时,约占全社会用电量2%,电能利用率(PUE)高达1.49;二氧化碳排放量约1.35亿吨,碳排放强度(CUE)为0.82,约占全国二氧化碳排放量的1.14%。刚刚发布的《十四五数字经济发展规划》要求按照绿色、低碳、集约、高效的原则,持续推进绿色数字中心建设,加快推进数据中心节能改造,持续提升数据中心可再生能源的利用水平。可以看到,数据中心的节能降碳将是实现“双碳”目标的重要影响因素。引进新技术、实现数据中心的节能降碳,不仅有利于数据中心的绿色高质量发展,而且有利于全社会“双碳”目标的完成。 “GaN是突破性的材料技术,我们公司多年致力于开发快速充电设备和应用,应用于电动汽车、太阳能逆变器以及全球的IDC电源。”GaN Systems首席执行官Jim Witham表示:“我们很高兴与金沙江半导体以及中国的领先客户合作,加速向GaN的过渡,用我们高效率和高可靠性的GaN功率器件来助力中国实现2060碳中和目标”。 金沙江半导体董事长伍伸俊表示:“使用新半导体技术使数据中心预期节省20%左右能耗,这是一项巨大的颠覆性创新,具有深远的产业影响。我们期待更多像徐州金沙江半导体这样的中国企业早日建立高端氮化镓芯片的本地供应链。” 此次公开测试,率先于三月在西北大学物理学科高性能计算中心展开,随后将在全国范围选择更多的数据中心和超算中心进行合作和推进。 参与本次测试的电源,在北京设计,运用了GaN Systems公司和徐州金沙江半导体公司的技术和芯片。本次测试得到了宏光半导体和深圳前沿科技研发公司的大力支持。经理论推算,50%负载下新电源模块的能源效率大约为98%,比传统硅基功率半导体电源的能源效率提高4个百分点。仅此一项就可以降低数据中心的总能耗10个百分点。如果配合推进数据中心UPS电源及制冷系统的电源替代,节能效果更有望达到20%。 据最近发布的算力网络规划披露,中国布局了八大算力网络国家枢纽节点和十大数据中心集群。通过使用氮化镓功率晶体管,可以实现更高效的PSU电源模块,可为数据中心的绿色高质量发展提供技术基础,进而有利于全社会碳中和目标的实现。 关于徐州金沙江半导体有限公司 徐州金沙江半导体是中国领先的氮化镓芯片应用、研发和生产企业。徐州金沙江半导体通过本地化供应链,促进快充、IDC电源和电动汽车功率芯片的快速发展,致力于利用先进科技实现全球碳中和的使命。 如需更多信息,请联系0516-83997988。

GaN Systems 引领数据中心电源革命

对于数据中心中的每 10 个一组的机架,如果使用基于氮化镓的 PSU 可提高300 万美元的利润,并降低数据中心的运营成本,而且每年还可以减少 100 多公吨的二氧化碳排放量 休斯顿 (APEC) 和加拿大渥太华 – 2022 年 3 月 22 日 – 氮化镓功率半导体的全球领导者 GaN Systems 宣布推出尖端电源单元 (PSU) 解决方案,使数据中心能够提高盈利能力,降低运营成本,并减少能源消耗,为更可持续的未来做出贡献。 在位于休斯顿举行的第 37 届年度应用电力电子会议 (APEC) 上,来自 SoluM、Compuware 和 GaN Systems 的电源解决方案在 GaN Systems 展位 #1324 上展出。 GaN Systems电力解决方案以其卓越的高可靠性、领先世界的高质量晶体管组合、参考设计和专业知识而享有盛誉,使用这些技术运营商们可以更负责任、更高效地管理他们的数据中心。 基于 GaN Systems 技术的电源的功率密度提高了 50%,使运营商能够在现有机架中安装更大功率的 CPU、更强悍的 GPU 和更多的存储空间,从而带来更多利润、更低的运营成本和更优化的资本计划。 此外,GaN Systems 电源的效率高于基于硅的替代方案。 更高的能源效率意味着更低的能源费用和二氧化碳排放量,从而减少碳足迹并帮助客户实现可持续发展目标。 GaN…

为数据中心提供更小、更高效的电源

氮化镓功率晶体管通过降低系统尺寸和成本、提高电源效率,将运营商 OPEX 和 CAPEX 成本降低数亿美元,从而提升数据中心和 5G 电力电子设备的性能和经济回报。 利用氮化镓技术优化您的数据中心,获取更多资源请访问 此处。 关注GaN Systems 哔哩哔哩频道,观看更多视频内容。

GaN Systems公司和合作伙伴应对零排放挑战

清洁科技投资者与电动汽车行业领导者一起参与了1.5亿美元的增资融资 战略投资者利用GaN建立电气化平台实现电源效率的突破 加拿大渥太华,2021年12月14日 – 氮化镓(GaN)功率半导体的全球领导者GaN Systems 公司今天宣布,其合作伙伴的生态系统不断壮大,通过加速全球可持续发展和清洁技术革命,应对净零排放挑战,中和二氧化碳(CO2)和其他温室气体的排放。 高效的发电、配电和转换是推动可持续性和减少排放的关键因素。 由于氮化镓在本质上比硅和碳化硅更高有效,任何使用氮化镓设计的电力转换设备制造商都会为地球的环保做出贡献。 最大的回报来自于在最大的电力来源和用途上实施GaN。工厂和工业电机是最大的电力用户之一。西门子微型驱动器产品经理Christian Neugebauer说:”在电机驱动器中使用GaN,西门子能够提高驱动器的效率。”通过GaN,西门子可以切换到更高的频率,从而使电机响应时间比高压驱动系统更快。” 而且,随着我们大家在观看视频、分享图片、在线游戏和音乐流中使用更多的数据,数据中心里越来越多的电源采用GaN,从而减少了50%的功率消耗,提高了功率密度。 在发电方面,Enphase能源公司认识到氮化镓对逆变器设计的重要性,其效率更高,功率密度增加50%。 除了确保源电力的清洁,Enphase也在减少对稀缺自然资源的消耗。由于GaN能够以更高的功率和更小的规模运行电力系统,铜、塑料和其他材料的使用大大减少。 在消费类设备方面,GaN Systems 公司的合作伙伴也在效率方面进行了阶梯式的改进,并在产品中使用更少的材料。 戴尔和Harman在这方面起到了带头作用。 Harman不仅缩小了充电器的尺寸,在生产中使用更少的材料,而且还采取了额外的措施,在其产品中使用90%的再生塑料。 投资者认为氮化镓技术是应对气候变化的一个重要武器。 参与这轮1.5亿美元投资的GaN Systems 公司的长期投资者,也是清洁技术领域的领导者,包括加拿大商业发展银行(BDC)、Cycle Capital、加拿大出口发展公司(EDC)和宝马iVentures。本轮融资的新投资者包括领投的Fidelity Management & Research Company LLC,以及USI、Vitesco Technologies、Dockyard Capital Management、金沙江资本和宏光半导体。 Cycle Capital创始人兼管理合伙人Andrée-Lise Méthot表示:”作为GaN Systems 公司的长期投资者,我们一直看到GaN有潜力让客户实现净零碳排放的承诺。 “我们对该公司在可靠性和效率方面的领导地位印象特别深刻,行业领导者选择GaN Systems 公司来满足他们的下一代电力需求就证明了这一点。 我们将继续支持该公司实现其使命,并期待看到GaN的持续成功对可持续发展产生的积极影响。” GaN Systems 公司首席财务官Chris Zegarelli说:”对这轮融资的兴趣从一开始就很强烈。 “我们看到了一系列的投资者,有希望加深长期合作关系的战略伙伴,也有认识到我们的技术领先性并看到氮化镓固有的可持续发展优势的新投资者。” “GaN Systems 公司的氮化镓半导体代表了清洁能源转型的一项关键使能技术。氮化镓为电动汽车和可再生能源系统带来了重要的效率和性能提升。BDC资本清洁技术业务部董事总经理Zoltan Tompa表示:”这项技术还将有助于大幅降低数据中心和数百万消费电子设备的能耗。”作为GaN Systems 公司的长期投资者,BDC资本很高兴能增加对这家具有高度影响力的加拿大清洁技术公司的支持。” GaN Systems 公司首席执行官Jim…

GaN Systems 推出性能更高、成本更低的全新晶体管

GaN Systems 是氮化镓功率半导体的全球领导者,今天在业界最广泛的 氮化镓功率晶体管产品组合中又推出了两款新晶体管;该晶体管采用行业标准的 8×8 毫米 PDFN 封装。 GS-065-011-2-L 使用户能够降低 45W 至 150W 应用中每瓦功率的成本,而 GS-065-030-2-L 是市场上第一款使设计人员能够在高达 3,000W 功率水平的应用中发挥低成本氮化镓优势的产品。 这些新部件是 GaN Systems 公司低成本 氮化镓晶体管系列中的最新成员,它们使设计人员能够进一步提高在能效、热管理和功率密度方面的性能,并提高设计灵活性和成本效益,以满足消费者、工业领域和数据中心客户的新需求。 这些新型晶体管具有更低的导通电阻、更高的稳健性和热性能、更高的 VDS(瞬态)额定值以及可简化客户采用、可扩展性和商业化的行业标准外形。 GS-065-011-2-L 是一款 650 V、11 A、150 mΩ 底部冷却晶体管,非常适合充电器和适配器等消费电子应用,这包括受益于晶体管更好的热性能的更高功率适配器的设计。 GS-065-030-2-L 是一款 650 V、30A、50 mΩ 底部冷却晶体管,具有 GaN Systems 的 PDFN 产品系列中最低的 RDS(on)。 更低的 RDS(on) 意味着更低的功率损耗和更高的额定功率,从而带来更高的效率和功率密度。 GS-065-030-2-L GaN 晶体管非常适合数据中心、工业和 5G 应用,例如电信和服务器 SMPS、电机驱动、储能系统和无桥图腾柱 PFC 解决方案。…

氮化镓供电:彻底改变当今最耗电的行业

我们生活在一个日益由数据和能源驱动的世界中。 数据中心、电动汽车、可再生能源系统以及个人电子产品比以往任何时候都更加重要。 这些行业正在推动日益增长的能源需求。 同时,要解决二氧化碳排放量的快速增长问题,就需要行业以更高的能效运营。 多数公司都知道能源效率对于长期的可持续增长和成功至关重要。 功率转换中能量消耗是一个基本问题。 电力输入 机器 功率输出 能源浪费 全球能源消耗中有 20% 以上通过低效的功率转换以热的方式流失。 通过使用 氮化镓半导体,这种浪费的能源可以减少 50% 浪费 硅基半导体技术已有数十年历史,并且已经达到其极限。 这就是为什么氮化镓正在取代硅作为能源系统基本结构的原因。 与硅基的解决方案相比,氮化镓能够设计出更小、更轻、更节能的能源系统,同时降低系统成本。 更小 更轻 更高效 从数据中心机架上的嵌入式服务器电源到电动汽车中的牵引驱动和车载充电机。 氮化镓系统(GaN Systems)致力于通过实现更高效的电力电子设备来实现可持续的未来,从而创造一个具有更高水平适应性、包容性和环保的世界。 氮化镓系统(GaN Systems) 制造的氮化镓功率器件正在彻底改变当今高能耗的行业。 关注GaN Systems 哔哩哔哩频道,观看更多视频内容。