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电源转换效率高,氮化镓与数据中心服务器“一拍即合”
2023-07-14 来源:贤集网
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关键词: 半导体 氮化镓 自动驾驶

3 月 23 日,央视二套正点财经栏目再度聚焦消费电子市场动态,采访了小米通讯技术有限公司、英诺赛科(深圳)半导体有限公司、终端快充行业协会会员单位中国信通院,介绍了国内手机快充核心技术 —— 氮化镓材料的应用普及。

小米工程师王彦腾表示,快充产品在小米所有产品中占比提升至 30%-40%,其中大部分高功率快充均采用氮化镓技术。目前正在研发的小米 300W 氮化镓快充方案,与已发布的 210W 充电器体积相同。

目前,氮化镓材料已成为快充行业技术发展的关键,而快充的普及也带动了氮化镓产业的高速发展。英诺赛科(深圳)半导体有限公司在采访中提到,能明显感觉到市场对氮化镓材料的需求越来越旺盛。



氮化镓消费类应用覆盖更多场景,推动行业创新

据yole预测,2027年氮化镓在消费类领域的市场规模将达到9.647亿美元,年复合增长率达到52%,消费行业将占整个行业的48%。以快充为代表的消费类领域仍然是氮化镓应用的主要驱动力。

据市场资料显示,支撑氮化镓快速上量的市场集中在消费类领域,如手机、笔电、电动车快充等。据悉,英诺赛科目前已经与OPPO、vivo、小米、联想、荣耀、摩托罗拉等头部手机品牌展开合作,逐步将氮化镓充电器作为手机标配充电器投入市场,用户接受度极高;安克、倍思、绿联、努比亚等消费类电商也纷纷推出采用英诺赛科氮化镓芯片的快充产品,包括安克联合英诺赛科、南芯等发布的基于AllGaN技术的全氮化镓快充,也迅速成为热潮;与此同时,雅迪、台铃等电动两轮车厂商标配的氮化镓快充也迅速上量;2022年OPPO联合英诺赛科在手机内部主板首次导入英诺赛科40V 氮化镓芯片,实现手机内部氮化镓应用“零”的突破。


数据中心、汽车、新能源等应用驱动氮化镓性能再升级

除了庞大的消费电子市场,数据中心、汽车电子、新能源领域在AI、通信、自动驾驶、储能等新技术的推动下,形成了氮化镓相关器件的需求趋势,机构分析指出,英飞凌收购GaN Systems正体现了GaN在汽车、数据中心、工业等应用领域的未来发展前景。据了解,国内头部车企已经率先将英诺赛科氮化镓用于车载激光雷达产品上,并实现量产。

数据中心早已对氮化镓趋之若鹜。一方面,在PUE逐渐成为新数据中心建设、旧数据中心改建的硬性指标后,基于氮化镓的服务器电源在实现更高功率密度的同时,更容易做到钛金级别的能效。另一方面,与汽车48V汽车系统一样,数据中心供电架构也面临转变。对于云服务厂商来说,48V DC/DC转换器带来的体积优势,将进一步为数据中心降本增效。在今年三月份展会现场,英诺赛科对全链路氮化镓数据中心解决方案做了全面介绍,并在现场展示采用InnoGaN 设计的全套方案,包括钛金级2KW PSU,48V-12V 600W/1000W 电源模块等,据介绍,全链路氮化镓方案能够帮助数据中心供电系统减少50%的损耗。

随着氮化镓技术的不断升级和迭代,各厂商的氮化镓产品也逐渐丰富起来,而新市场、新领域的应用需求也对氮化镓的性能、产能及成本提出了更高的要求。以英飞凌、英诺赛科、安世半导体为代表的氮化镓IDM企业或将成为供应主力。但英飞凌、安世半导体等仍停留在6英寸规模。英诺赛科是全球唯一一家8英寸硅基氮化镓IDM厂商,当前产能可达到每月10000片,相比之下,其产品在规模化量产和性价比方面优势更为明显,集设计、研发、生产、销售于一体,也更能实现产品快速迭代,加速实现氮化镓行业生态的构建。


高性价比、法规标准...

GaN将拥抱万亿市场


数据中心电源系统中过去以硅功率器件为大宗, 但近年 GaN 功率半导体逐渐受到重视,这项转变背后的4大主因包括:



GaN可帮助数据中心提高获利能力:

电费是数据中心运营成本中占比最高的项目,相较于现存硅器件,采用 GaN 的电源供应器,能够将效率从现有的 94% 提升至 97%,大幅降低能源耗损,最终为数据中心减少电费支出。

另外,采用 GaN 设计的电源供应器,在尺寸上也缩小约2-3 倍,提高每个机柜中能容纳的服务器及内存数量,提升数据中心整体算力。

高性价比且已被广泛使用:

GaN 功率半导体已在高阶音响、消费电子充电设备、甚至是电动车中广泛使用。随着GaN 在各应用市场中渗透率越来越高,GaN的成本及可靠度已趋近于硅器件。

新法规及产业标准:

为了节能减碳,我国限制新建数据中心 PUE 需低于 1.3;开放运算计划也重新定义数据中心电源供应器尺寸的规格标准,较原先缩减 30%。这些新法规与产业标准再次强化了 GaN 在新一代电源供应器设计中的重要性。

“大厂”的响应:

包括 xFusion 超聚变、及英特尔及美超威等知名供应厂商均已采用GaN技术,设计具有更高功率密度、能效表现更好的电源供应器。

特别是,ChatGPT 新时代的到来带动了算力需求,服务器需求高涨。预计2028年全球服务器市场规模将达2033.3亿美元(约14739.02亿人民币);2022至2028期间,年复合增长率CAGR为12.01%,这意味着GaN将拥抱一个万亿级别市场。



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