近日,“行家说三代半”观察到,国内外有2家SiC头部企业获得新订单,值得注意的是,这两笔订单需求皆与数据中心的电源解决方案紧密相联。
随着人工智能的火热化,数据中心作为其基石也在飞速发展,那么,SiC企业将为其提供哪些支持?数据中心为何需要导入SiC?未来的市场空间又有多大?以下“行家说三代半”将逐一揭晓。
三安半导体、意法:为数据中心提供SiC电源方案
3月28日,三安半导体在官网宣布与维谛技术达成战略合作伙伴关系,旨在结合双方的技术优势和市场资源,共同推动数据中心、通信网络和工商业等领域的创新发展。
据悉,三安半导体将以其在SiC等先进半导体领域的深厚积累,为维谛技术提供高效率、高可靠性的半导体解决方案,助力维谛技术在全球范围内提升其电力、制冷和IT基础设施的性能和能效,满足日益增长的通信网络和数据中心需求。
官网资料显示,维谛技术有限公司成立于2000年3月,主营业务为现代数据中心、边缘数据中心、通信网络、商业和工业设施、新能源等客户提供全面覆盖云到网络边缘的电力、制冷、IT基础设施解决方案和技术服务组合。
同月,意法半导体在官网宣布与高效电源供应商 Compuware基于SiC技术,开发出一款适用于服务器、数据中心以及通信电源等领域的电源解决方案——STDES-3KWTLCP。
据悉,随着人工智能、5G和物联网的发展,数字服务需求不断增长,控制电力成本成为数据中心可持续发展的难题。而STDES-3KWTLCP方案适用于3kW及更高功率的CRPS、AC-DC 转换器,可实现更高的效率、更快的开关速度、更少的热量损失以及更好的热管理能力。
不难发现,这2起合作案都有1个共同点,那就是SiC成为数据中心电源方案的主角。实际上,作为人工智能“大后方”的数据中心,其电源系统对SiC有着迫切需求。
人工智能爆发期:SiC助力降本增效
自2022年11月Chatgpt问世后,作为人工智能的代表——Al大模型进入高速发展期,据国家数据局透露,目前中国10亿参数规模以上的大模型数量已超100个,形成上百种应用模式,赋能千行百业。
在Al大模型中,参数是用来学习、理解及生成等方面的关键变量,参数级别越大,意味着模型复杂程度更高、能力更强,而参数的处理和训练必须依赖于数据中心的支持,从而完成高性能计算等任务。
目前来看,参数级别以及算力的飞跃增长对数据中心的电源系统提出更多要求:
耗电量提高:国家能源局等数据表明,数据中心的电力成本占其运营成本60%左右,2022年全年,全国数据中心耗电量达到2700亿千瓦时,占全社会用电量约3%,预计到2025年将接近4000亿千瓦时,节能减排将成为发展重点;
功率水平增加:据纳微研究透露,数据中心的AC-DC电源通常为功率10倍于传统CPU(即3KW)的应用供电,随着算力提升带来的功率需求和功耗提升,服务器等电源平台正在跨越1KW级别,向3KW甚至10KW发展;
综合能效提升:由于耗电量及功率的增长,电源平台需要更高的功率密度来提升能源转换效率,以减小电力负荷等一系列成本。我国《工业能效提升行动计划》提出,到2025年,新建大型、超大型数据中心的PUE—电源使用效率要小于1.3(数值越小,能效越高),持续解决低效率高能耗问题。
综上所述,数据中心的发展方向指向同一个目标——降本增效,在这一点上,SiC功率器件比硅器件具备高带隙、高开关频率、耐压性强、热传导率更高、体积更小等优势,可应用在数据中心的电源供应器(PSU)、不间断电源(UPS)、通用冗余电源(CRPS)、冷却系统等方面,从而实现降低建设成本及电力损耗,并提高电源转换效率。
具体来看,Qorvo高级应用工程师周虎曾在“行家说三代半论坛”上透露,以大型数据中心为例,若把电源系统的硅功率器件全部替换为SiC,就能带来0.8个百分点的整体能效提升,同时可以在每瓦时用电量上节约0.05美元的成本,按照100兆瓦规模的数据中心、运行十年时间来估算,可以节省多达700万美元(约合人民币0.5亿)的运营支出。
另一方面,目前各大头部厂商纷纷推出针对数据中心电源的SiC方案,并成功实现降本增效。例如Wolfspeed的 SiC 1200 V MOSFET应用在冷却系统上,可以减少 600 W 的损耗,总体效率提高 2.4%,同时做到更小型、更轻量。
此外,纳微在去年推出了3.2kW/4.5kW服务器电源平台,运用SiC、GaN技术,最高将功率密度推至135W/in³以上,效率超过97%。据悉,他们目前有超过20个数据中心项目正在开发,预计从今年开始将带来数百万美元的GaN或SiC收入,今年年底将推出8 – 10kW的电源平台,以满足2025年的AI系统功率要求
据Mordor Intelligence预测,2024年,全球数据中心电力市场规模预计为 244.1 亿美元,2029 年将达到 334.4 亿美元,复合增长率为6.5%。未来,相信随着数据中心的规模布局与节能改造,SiC产业有望乘上东风,为其提供一臂之力,共同打造人工智能时代。
注:本文来源地方政府及企业官网,仅供信息参考,不代表“行家说三代半”观点。