智通財(cái)經(jīng)APP獲悉,Omdia發(fā)文稱(chēng),為工業(yè)、汽車(chē)、計(jì)算機(jī)和消費(fèi)設(shè)備提供動(dòng)力的功率半導(dǎo)體并不像其他半導(dǎo)體那樣廣為人知。然而,它們約占半導(dǎo)體總收入的
10%,是一個(gè)價(jià)值 300
億美元的市場(chǎng)。不過(guò),越來(lái)越多的碳化硅和氮化鎵半導(dǎo)體被應(yīng)用于風(fēng)力渦輪機(jī)、光伏逆變器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器以及新能源汽車(chē)等設(shè)備中。目前,它們的市場(chǎng)增長(zhǎng)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)硅功率半導(dǎo)體的市場(chǎng)增長(zhǎng)速度。Omdia預(yù)計(jì)其收入將繼續(xù)增長(zhǎng),從
2022 年占功率半導(dǎo)體市場(chǎng)的 3% 增長(zhǎng)到 2027 年的 13.1%。
效率需求推動(dòng)增長(zhǎng)
隨著各國(guó)努力實(shí)現(xiàn)能源安全,以及各行各業(yè)尋求提高能源效率和實(shí)現(xiàn)碳減排目標(biāo),提高效率的動(dòng)力將繼續(xù)存在。許多行業(yè)將面臨進(jìn)一步的壓力,要求將能源消耗降至最低。這其中就包括數(shù)據(jù)中心,數(shù)據(jù)中心已經(jīng)是能源密集型行業(yè),隨著人工智能(AI)的發(fā)展,數(shù)據(jù)中心的能源密集度可能會(huì)更高。
人工智能需要強(qiáng)大的計(jì)算能力,而高性能數(shù)據(jù)中心的運(yùn)營(yíng)商則希望他們的設(shè)施能夠高效地運(yùn)行,這樣他們的能源成本和能源足跡就不會(huì)過(guò)多。電源是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵,而寬禁帶半導(dǎo)體,特別是氮化鎵,可以幫助運(yùn)營(yíng)商在三個(gè)方面節(jié)省成本:能源損耗、數(shù)據(jù)中心的冷卻成本以及服務(wù)器所需的空間。
數(shù)據(jù)中心使用大量能源,但它們的工作電壓并不高,這意味著常用于筆記本電腦、平板電腦和手機(jī)充電器等設(shè)備的氮化鎵(GaN)半導(dǎo)體可能比針對(duì)電力傳輸和汽車(chē)等行業(yè)進(jìn)行優(yōu)化的碳化硅(SiC)半導(dǎo)體具有更大的優(yōu)勢(shì)。
氮化鎵器件可在主服務(wù)器電源中更高效地運(yùn)行,從而減少數(shù)據(jù)中心的能量損耗?;诘壍慕鉀Q方案可實(shí)現(xiàn)出色的導(dǎo)通電阻和高開(kāi)關(guān)速度,從而大大降低能量損耗。這不僅降低了服務(wù)器機(jī)架的能源需求,還減少了對(duì)數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)的需求。
能源損耗和冷卻需求的減少意味著能耗的降低。功率半導(dǎo)體公司英飛凌正在投資氮化鎵技術(shù),并于去年年底完成了對(duì)氮化鎵系統(tǒng)公司的收購(gòu)。英飛凌認(rèn)為,如果運(yùn)營(yíng)商將硅電源轉(zhuǎn)換為基于氮化鎵的電源裝置,數(shù)據(jù)中心的能耗可減少 10%。該公司還表示,如果所有數(shù)據(jù)中心都改用氮化鎵技術(shù),每年可節(jié)省 20TWh 的能源。
節(jié)省空間
最后,氮化鎵的使用使制造商能夠縮小電源的尺寸。在數(shù)據(jù)中心,空間的更有效利用為 CPU 和 GPU 創(chuàng)造了額外的空間,而 CPU 和 GPU 正是為運(yùn)營(yíng)商創(chuàng)造收入的組件。這意味著他們可以從現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心獲得更多收益,或在新設(shè)施中提高效率。
開(kāi)發(fā)認(rèn)證解決方案
盡管存在潛在優(yōu)勢(shì),但 Omdia 并不希望運(yùn)營(yíng)商立即升級(jí)其電源。相反,我們期望的是更漸進(jìn)的轉(zhuǎn)變。運(yùn)營(yíng)商可能會(huì)等到其現(xiàn)有設(shè)備達(dá)到自然使用壽命,然后再考慮采用更高效的技術(shù)。制造商可能還需要讓運(yùn)營(yíng)商相信,目前用于低成本、低利潤(rùn)應(yīng)用的氮化鎵半導(dǎo)體在關(guān)鍵數(shù)據(jù)中心環(huán)境中足夠堅(jiān)固可靠。在數(shù)據(jù)中心,停機(jī)會(huì)對(duì)財(cái)務(wù)和聲譽(yù)造成重大影響,因此運(yùn)營(yíng)商不太可能冒險(xiǎn)。
不過(guò),我們可以從新能源汽車(chē)市場(chǎng)吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。在混合動(dòng)力車(chē)和電動(dòng)車(chē)市場(chǎng),SiC 半導(dǎo)體正越來(lái)越多地被用于延長(zhǎng)汽車(chē)的續(xù)航里程和性能,特斯拉就是其中的佼佼者。最初人們對(duì)該技術(shù)的擔(dān)憂(yōu)已經(jīng)得到解決,這些器件現(xiàn)在被認(rèn)為是高質(zhì)量和高價(jià)值的,制造商也在不斷投資改進(jìn)該技術(shù)并推出新功能。在數(shù)據(jù)中心市場(chǎng),氮化鎵半導(dǎo)體也有機(jī)會(huì)以同樣的方式發(fā)展。
成熟的設(shè)施和供應(yīng)鏈
半導(dǎo)體制造商具備良好的發(fā)展條件。氮化鎵器件的生產(chǎn)方式與硅芯片類(lèi)似,因此現(xiàn)有的設(shè)施可以重新利用,而且有成熟的供應(yīng)鏈。然而,由于數(shù)據(jù)中心的建設(shè)仍在繼續(xù),他們需要找到保持利潤(rùn)和產(chǎn)能的方法。如果他們能應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn),就有機(jī)會(huì)利用這些新技術(shù)最大限度地提高效率。
現(xiàn)在比以往任何時(shí)候都更需要限制我們對(duì)地球的影響,而寬禁帶半導(dǎo)體設(shè)備在實(shí)現(xiàn)效率水平方面提供了一個(gè)階躍變化。誰(shuí)知道呢,假以時(shí)日,也許有機(jī)會(huì)利用人工智能產(chǎn)生更大的效益。