新型半导体技术可为人工智能提供动力

Source: Omdia

效率需求推动增长

随着各国努力实现能源安全，以及各行各业寻求提高能源效率和实现碳减排目标，提高效率的动力将继续存在。许多行业将面临进一步的压力，要求将能源消耗降至最低。这其中就包括数据中心，数据中心已经是能源密集型行业，随着人工智能（AI）的发展，数据中心的能源密集度可能会更高。 

人工智能需要强大的计算能力，而高性能数据中心的运营商则希望他们的设施能够高效地运行，这样他们的能源成本和能源足迹就不会过多。电源是实现这一目标的关键，而宽禁带半导体，特别是氮化镓，可以帮助运营商在三个方面节省成本：能源损耗、数据中心的冷却成本以及服务器所需的空间。

数据中心使用大量能源，但它们的工作电压并不高，这意味着常用于笔记本电脑、平板电脑和手机充电器等设备的氮化镓（GaN）半导体可能比针对电力传输和汽车等行业进行优化的碳化硅（SiC）半导体具有更大的优势。

氮化镓器件可在主服务器电源中更高效地运行，从而减少数据中心的能量损耗。基于氮化镓的解决方案可实现出色的导通电阻和高开关速度，从而大大降低能量损耗。这不仅降低了服务器机架的能源需求，还减少了对数据中心冷却系统的需求。 

能源损耗和冷却需求的减少意味着能耗的降低。功率半导体公司英飞凌正在投资氮化镓技术，并于去年年底完成了对氮化镓系统公司的收购。英飞凌认为，如果运营商将硅电源转换为基于氮化镓的电源装置，数据中心的能耗可减少 10%。该公司还表示，如果所有数据中心都改用氮化镓技术，每年可节省 20TWh 的能源。

节省空间

最后，氮化镓的使用使制造商能够缩小电源的尺寸。在数据中心，空间的更有效利用为 CPU 和 GPU 创造了额外的空间，而 CPU 和 GPU 正是为运营商创造收入的组件。这意味着他们可以从现有数据中心获得更多收益，或在新设施中提高效率。

开发认证解决方案

尽管存在潜在优势，但 Omdia 并不希望运营商立即升级其电源。相反，我们期望的是更渐进的转变。运营商可能会等到其现有设备达到自然使用寿命，然后再考虑采用更高效的技术。制造商可能还需要让运营商相信，目前用于低成本、低利润应用的氮化镓半导体在关键数据中心环境中足够坚固可靠。在数据中心，停机会对财务和声誉造成重大影响，因此运营商不太可能冒险。 

不过，我们可以从新能源汽车市场吸取经验教训。在混合动力车和电动车市场，SiC 半导体正越来越多地被用于延长汽车的续航里程和性能，特斯拉就是其中的佼佼者。最初人们对该技术的担忧已经得到解决，这些器件现在被认为是高质量和高价值的，制造商也在不断投资改进该技术并推出新功能。在数据中心市场，氮化镓半导体也有机会以同样的方式发展。

成熟的设施和供应链

半导体制造商具备良好的发展条件。氮化镓器件的生产方式与硅芯片类似，因此现有的设施可以重新利用，而且有成熟的供应链。然而，由于数据中心的建设仍在继续，他们需要找到保持利润和产能的方法。如果他们能应对这一挑战，就有机会利用这些新技术最大限度地提高效率。

现在比以往任何时候都更需要限制我们对地球的影响，而宽禁带半导体设备在实现效率水平方面提供了一个阶跃变化。谁知道呢，假以时日，也许有机会利用人工智能产生更大的效益。

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