（原标题：高算力一定是高电费吗？要看功率半导体怎样用！）麻豆传媒 足交
DeepSeek等大模子的捏续演进和升级，极地面加快了AI期间的扩散与部署设施，推动公共智算中心限制握住延迟，以搪塞日益攀升的智算需求。这一发展趋势对算力基础门径产生了积极的促进作用，但与此同期，高能耗问题也日益突显，成为制约智算中心发展的瓶颈。
咫尺，智算中心还是滥用了公共电力的1~2%。有预测泄露，到2030年，这一比例可能会飙升至21%。为此，公共智算数据中心纷纷加大在供配电系统的投资力度，努力在提高功率密度的同期大致有用降愚顽耗。
AI基建能耗的挑战
行为撑捏AI摆布的基础门径，数据中心的要紧性了然于目。然则，跟着AI需求的捏续增长，数据中心正面对着日益严峻的能耗的挑战。
跟着结尾机柜功率密度的进步，智算中心中，GPU芯片算力的进步平直带动了其功耗的飞腾。以英伟达算力芯片为例，其H100/H200/H800等芯片的TDP遐想功耗已达700W，而B200功耗更是达到了1000W，GB200的功耗则高达2700W，算力的快速进步平直导致了功率的飞快增长。
xAI不久前发布的Grok 3的数据中心配备了20万块英伟达H100 GPU，据估算，Grok 3超算集群年耗电量瞻望达4.3亿千瓦时，其中枢磨真金不怕火集群的电力滥用高达150兆瓦，而下一代模子（如Grok 4）的磨真金不怕火将需要1.2吉瓦的电力。
从系统看，AI就业器频频由8卡GPU组合或NPU模组组成，单台就业器的功耗在5-10kW之间。当这些就业器进一步组成整机机柜时，机柜功率密度不错达到40kW以上。以英伟达就业器为例，其DGX架构8卡GPU H100就业器的额定功耗为10.2kW，装配4台就业器的风冷机柜功耗为42kW。而在GB200架构中，NVL36机柜的功率密度为72kW，NVL72液冷机柜的功率密度则高达120kW。
图：瞻望公共机架功率密度将呈现逐年进步态势
此外，超等绸缪机的能耗也值得存眷。公共500台较渊博的超等绸缪机的平均功耗为2.1兆瓦，而其中20台较快的超等绸缪机的功耗更是畸形了11兆瓦。
显著，动力效用还是是AI可捏续发展的要紧课题，业已成为各大智算公司在均衡性能与环境牵扯时的计谋要务。
功率半导体的摆布
电源系统需要更低的系统总老本和紧凑的尺寸，因此必须提高功率密度，尤其是数据中心的平均功率密度正在飞快攀升。从十年前的每个1U机架频频唯一5 kW麻豆传媒 足交，加多到当今的20 kW、30 kW或更高。
电源供应器(PSU)还必须空隙数据中心行业的特定需求。东说念主工智能数据中心的PSU应空隙严格的Open Rack V3 (ORV3) 基本规范，条目30%到100%负载下的峰值效用达到97.5%以上，况且10%到30%负载下的较低效用达到94%。
因此，数据中心紧要需要大致高效颐养电能的功率半导体，以镌汰老本并减少排放。同期，更高的电源颐养效用也意味着发烧量减少，从而镌汰散热老本。先进的功率半导体期间在数据中心的电力颐养和分派中阐明着要道作用，为空隙这些条目提供了可能。
咫尺，功率半导体器件主如果Si（硅）、SiC（碳化硅）和GaN（氮化镓）三种半导体，它们各具特质，在电子迁徙率方面发扬出显耀互异，这一要道身分平直影响着电子在材料中的移动速率及开荒的切换速率，进而影响开关损耗。同期，开关频率的上下也对外围功率电子器件的尺寸产生要紧影响，较高的开关频率有助于减鄙吝件尺寸，进步功率密度和速率。
图：Si、SiC和GaN半导体性格的比较
在就业器电源范围，SiC和GaN期间展现出了其特有的上风。SiC二极管因反向归附损耗小，已成效取代Si二极管摆布于PFC中，显耀提高了效用。跟着SiC MOSFET期间的握住老到，其遐想可接纳较少元件即可杀青较高的功率密度。
比较之下，GaN在PFC中的摆布相通发扬出色。与Si MOSFET比较，GaN具有更小的栅极和输出电容、更低的导通电阻和反向归附电荷，从而杀青了更低的开关和导通损耗。此外，GaN还能杀青更高的开关频率，接纳较小电感即可构建紧凑的系统体积，并达到更高的功率密度。在轻载时，GaN PFC的效用显著高于SiC PFC。在高压DC/DC部分，GaN芯片相通能提高效用和功率密度。
当责任频率升高时，SiC系统效用的镌汰速率快于GaN系统。因此，若责任频率高于200KHz或对轻载至半载效用有较高条目时，GaN是首选。在48V到12V的低压DC/DC颐养中，GaN则能减少损耗并提高轻载时效用。而在高压样式，SiC则更具上风；
发展和摆布趋势
跟着数据中心设置的快速鼓舞，对功率半导体的需求量也在握住攀升。据IDC数据泄露，2023年公共数据中心商场限制已达2800亿好意思元，瞻望2026年将增长至3800亿好意思元，年复合增长率高达10.4%。
数据中心功率需求的激增，驱动了期间的握住升级。AI就业器的普及使得单机架功率需求从30kW飙升至100kW以上，对电源系统的高效性和安稳性建议了更高条目。为了空隙这一需求，电力架构正在从传统的12V直流母线向48V过渡，以减少传输损耗并支捏更高功率密度，如Open Rack v3圭臬的施行就加快了这一排型。同期，数据中心运营商将电源颐养效用主义进步至97.5%以上，这推动了功率半导体期间从Si基向宽禁带材料（如SiC、GaN）的升级。
图：2023-2029年电源模块封装商场发展——按封装惩办决策细分
功率半导体的智能化趋势也日益显著。通过集成传感器和胁制芯片，杀青自我会诊和保护，提高了系统的安稳性和智能化水平。举例，数据中心中的功率半导体器件不错集成温度传感器和MEMS动荡器，以提供更精准的定时和胁制功能。
此外，功率半导体在数据中心的摆布范围也在握住拓展，除了传统的电源管制芯片、电源颐养器、逆变器等，还开动摆布于旯旮绸缪和分别式动力系统，推动动力互联网和智能城市的设置。
在期间编削方面，SiC MOSFET和GaN HEMT等器件在AI就业器的电源颐养模块中获取了无为摆布，大幅提高了电源颐养效用，镌汰了能耗和发烧量。跟着期间的跳跃和老本的镌汰，第三代半导体材料在数据中心中的摆布范围将进一步扩大。
同期，为了空隙数据中心对高效、安稳电源的需求，电源颐养新拓扑的发展也成为要紧趋势。举例，接纳LLC谐振颐养器等拓扑结构的电源单位具有高效用、高功率密度、低纹波电流和EMI等优点，大致显耀提高数据中心的动力效用和安稳性。跟着数据中心向更高功率密度、更小尺寸和更低老本的地方发展，电源颐养新拓扑的相干和摆布将愈加深切。
国产化出息
连年来，国产功率器件在数据中心范围欢叫发展，商场份额捏续扩大，期间层面握住冲突，已有国内企业遐想出了基于SiC的50kW HVDC电源系统，泄露出洋产SiC模块在电力电子摆布中正安然取代入口IGBT模块。
在老本方面，国产功率器件的价钱具有竞争力，有助于镌汰数据中心的设置和运营老本。以SiC为例，咫尺，国产650V SiC MOSFET的价钱已捏平以至低于超结器件，且接纳SiC器件的就业器电源系统因高频化而减少了30%的磁性元件和50%的散热老本，因而举座BOM老本保捏不变。
在性能方面，国产功率器件握住进步，通过零电压开关（ZVS）和零电流开关（ZCS）期间，SiC MOSFET不错将整机效用进步至96%~98%（达到钛金能效圭臬）。比较超结决策，SiC MOSFET的效用进步了2%~3%。翌日，SiC MOSFET将成智算中心的电力系统的主流遴荐，商场份额将进一步拓展。
跟着数据中心设置加快，中国正在功率半导体行业进行多半投资，从头的统计数据看，已有畸形50家关连公司，消散了系数生态系统，行业竞争力和发展后劲正在进步，国产功率器件的出息宽广。
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色吧ICPF功率半导体期间及摆布大会将于2025年4月23日在上海世博展览馆举行。本次大汇注焦功率半导体期间的前沿发展与摆布，为行业众人和企业代表提供一个深度接头与配合的平台。
本次大汇注焦于高可靠性SiC MOSFET器件、车载充电功率器件编削惩办决策、SiC功率器件在新动力相貌中的摆布等热门话题。大会邀请了包括清纯半导体、士兰微电子、新微半导体、飞锃半导体、功成半导体、廉明微电子等多家知名企业高管和众人参与麻豆传媒 足交，将共享他们在功率半导体范围的新相干后果和摆布案例。