數(shù)據(jù)中心在近年因AI的快速發(fā)展而迅速擴張，對計算能力的需求激增，帶動了全球數(shù)據(jù)中心建設的加速。然而，隨著數(shù)據(jù)中心數(shù)量的增加，能源消耗問題也愈發(fā)突出。
大規(guī)模AI模型等應用對計算能力的需求日益增加，推動了AI芯片的計算能力不斷提升，隨之而來的則是不斷攀升的能耗。例如，單個AI芯片的功耗從過去的300W躍升到現(xiàn)在的1000W左右。這意味著數(shù)據(jù)中心需要更強大的電源供應來滿足這些要求，并為電源供應單元（PSU）的升級創(chuàng)造了需求。
提升數(shù)據(jù)中心的能效已經成為關鍵任務。目前全球建設中及規(guī)劃中的數(shù)據(jù)中心已超過7000個，相較于2015年增長了一倍。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，需要關注其能耗結構，包括計算核心、空調散熱系統(tǒng)和供配電系統(tǒng)等。
為了應對AI芯片帶來的高功耗需求，PSU需要在體積不變的情況下提升功率輸出，并提高轉換效率。為此，第三代半導體材料如碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）因其高功率密度和轉換效率正逐步在數(shù)據(jù)中心電源領域普及。相較傳統(tǒng)的硅基半導體，這些新材料能夠更好地應對高溫、高壓、高頻和高功率的需求。
碳化硅的特點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，還可以在應用中顯著縮小模塊體積，減少電子轉換損耗，從而大幅降低整體成本。
很多半導體廠商已經在推出基于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，采用混合開關方案的3kW PSU方案，實現(xiàn)了97.5%的峰值效率，以及高達95W/in3的功率密度。安森美和納微半導體也推出了新的電源解決方案，通過結合使用SiC和GaN器件，實現(xiàn)了有效的能效和功率密度提升。
通過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，從而應對日益增長的能耗需求。廠商的創(chuàng)新方案將有助于數(shù)據(jù)中心在面對未來更強算力需求時，保持良好的能耗比。
