數(shù)據(jù)中心在近年因AI的快速發(fā)展而迅速擴(kuò)張，對(duì)計(jì)算能力的需求激增，帶動(dòng)了全球數(shù)據(jù)中心建設(shè)的加速。然而，隨著數(shù)據(jù)中心數(shù)量的增加，能源消耗問(wèn)題也愈發(fā)突出。

大規(guī)模AI模型等應(yīng)用對(duì)計(jì)算能力的需求日益增加，推動(dòng)了AI芯片的計(jì)算能力不斷提升，隨之而來(lái)的則是不斷攀升的能耗。例如，單個(gè)AI芯片的功耗從過(guò)去的300W躍升到現(xiàn)在的1000W左右。這意味著數(shù)據(jù)中心需要更強(qiáng)大的電源供應(yīng)來(lái)滿足這些要求，并為電源供應(yīng)單元（PSU）的升級(jí)創(chuàng)造了需求。

提升數(shù)據(jù)中心的能效已經(jīng)成為關(guān)鍵任務(wù)。目前全球建設(shè)中及規(guī)劃中的數(shù)據(jù)中心已超過(guò)7000個(gè)，相較于2015年增長(zhǎng)了一倍。這類規(guī)模龐大的數(shù)據(jù)中心如今已占全球總電力消耗的1%以上。提高數(shù)據(jù)中心的能效，減少能源消耗，需要關(guān)注其能耗結(jié)構(gòu)，包括計(jì)算核心、空調(diào)散熱系統(tǒng)和供配電系統(tǒng)等。

為了應(yīng)對(duì)AI芯片帶來(lái)的高功耗需求，PSU需要在體積不變的情況下提升功率輸出，并提高轉(zhuǎn)換效率。為此，第三代半導(dǎo)體材料如碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）因其高功率密度和轉(zhuǎn)換效率正逐步在數(shù)據(jù)中心電源領(lǐng)域普及。相較傳統(tǒng)的硅基半導(dǎo)體，這些新材料能夠更好地應(yīng)對(duì)高溫、高壓、高頻和高功率的需求。

碳化硅的特點(diǎn)包括耐高壓性能是硅的10倍，耐高溫能力是硅的2倍，以及高頻性能是硅的2倍。碳化硅模塊不僅具有材料的本征優(yōu)勢(shì)，還可以在應(yīng)用中顯著縮小模塊體積，減少電子轉(zhuǎn)換損耗，從而大幅降低整體成本。

很多半導(dǎo)體廠商已經(jīng)在推出基于SiC或GaN器件的數(shù)據(jù)中心PSU解決方案。例如，英飛凌的AI數(shù)據(jù)中心PSU路線圖顯示，采用混合開(kāi)關(guān)方案的3kW PSU方案，實(shí)現(xiàn)了97.5%的峰值效率，以及高達(dá)95W/in3的功率密度。安森美和納微半導(dǎo)體也推出了新的電源解決方案，通過(guò)結(jié)合使用SiC和GaN器件，實(shí)現(xiàn)了有效的能效和功率密度提升。

通過(guò)采用碳化硅和氮化鎵等新材料，數(shù)據(jù)中心電源方案能夠顯著提升效率和降低損耗，從而應(yīng)對(duì)日益增長(zhǎng)的能耗需求。廠商的創(chuàng)新方案將有助于數(shù)據(jù)中心在面對(duì)未來(lái)更強(qiáng)算力需求時(shí)，保持良好的能耗比。