近日，中國首座百米超高層數(shù)據(jù)中心——深圳前海信息樞紐大廈完成竣工驗收，將集成大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈等新概念，構建智慧城市的數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)整合、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)安全等技術基礎。該數(shù)據(jù)中心在能耗控制、低碳發(fā)展等方面進行了大膽創(chuàng)新和實踐，例如項目貫徹全封閉式“保溫箱”設計理念，將機房功能布置在建筑平面的中心部位，實現(xiàn)建筑節(jié)能；地下空間附建集中供冷站，提高能源利用率等。其實，數(shù)據(jù)中心的能源利用一直是“老大難”問題。研究表明，空調系統(tǒng)是數(shù)據(jù)中心提高能源效率的重點環(huán)節(jié)，因為它所產(chǎn)生的功耗約占數(shù)據(jù)中心總功耗的40%以上。除了優(yōu)化散熱設計（如采用液冷散熱設計），若能進一步提高數(shù)據(jù)中心、服務器的電源系統(tǒng)能效，就能減少設備機組的發(fā)熱量，減少空調系統(tǒng)的功率，降低數(shù)據(jù)中心的PUE值（Power Usage Effectiveness）。為了節(jié)省能源，減少能耗，服務器電源行業(yè)對整機效率的要求在逐步提高，如早期的80PLUS白金電源要求50%負載效率達到94%，近年又提出了80PLUS鈦金電源，其要求提升到了50%負載效率達到96%。傳統(tǒng)的Si基SJ MOSFET器件需要在電源拓撲結構和功率器件選型上付出很大代價才有可能實現(xiàn)，這樣的方案設計難度和調試難度也會非常大。為了突破能效轉換的“天花板”，以SiC、GaN為代表的第三代功率半導體正是當下破題的關鍵！

注：PUE是評價數(shù)據(jù)中心能源效率的指標，是數(shù)據(jù)中心消耗的所有能源與IT負載使用的能源之比；它的基準是2，越接近1表明能效水平越好。

向99%轉換效率邁進 在知名媒體“行家說三代半”主辦的『2023碳化硅&氮化鎵產(chǎn)業(yè)高峰論壇』上，Qorvo高級應用工程師周虎分享道：“以大型數(shù)據(jù)中心為例，若把電源系統(tǒng)的硅功率器件全部替換為碳化硅（SiC），就能帶來0.8個百分點的整體能效提升。同時，使用SiC功率器件可以在每瓦時用電量上節(jié)約0.05美元的成本，按照100兆瓦規(guī)模的數(shù)據(jù)中心、運行十年時間來估算，可以節(jié)省多達700萬美元的運營支出?！?/span>

? ?對比硅器件，在數(shù)據(jù)中心、服務器電源中使用SiC功率器件不僅可以提高電源轉換效率，還有諸多好處，包括：

高功率密度 - SiC和Si在相同輸出功率下，SiC電源方案可以采用更高開關頻率，因此體積更?。换蛘哒f相同體積下，SiC電源方案可以提供更高的輸出功率。以數(shù)據(jù)中心運營者的角度，購買更少的電源模塊、即可滿足功率需求，而且部署所占用的空間也更小。
減少被動元器件的體積- 在相同的電路中，SiC方案的拓撲可以比Si方案更加簡約，且可以采用更高的開關頻率。這樣可以減少元器件的數(shù)量、降低拓撲的復雜度，或者減少感量/容量，降低BOM成本，也減小了體積。
自動化裝配 - SiC方案的體積更小、更緊湊。以電源生產(chǎn)商的角度，采用SMT生產(chǎn)線的自動化裝配方式，有助于提高電源產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和穩(wěn)定性，降低人工成本。
更好的可靠性- SiC耐壓強度高、熱傳導率高、且開關速度快、可用于開關頻率高的應用。在相同封裝、相同工況下，SiC器件的芯片溫度比Si器件更容易控制，這也相應提高了產(chǎn)品的可靠性等。

2022年11月1日，國家標準《數(shù)據(jù)中心能效限定值和能效等級》（GB 40879—2021）在全國范圍強制實施。標準將數(shù)據(jù)中心能效等級分為3級，1級表示能效最高，PUE不應大于1.20，2級能效的PUE不應大于1.30，3級能效的PUE不應大于1.50?！?/span>在政策的推動下，為了實現(xiàn)更低的PUE，數(shù)據(jù)中心趨于采用高能效SiC電源方案已經(jīng)是大勢所趨。”周虎表示，“Qorvo已經(jīng)攜手合作伙伴臺達電子，將Qorvo獨有的SiC FET技術應用于服務器電源、數(shù)據(jù)中心等場合，客戶反饋使用效果非常好?！?/span>

在下圖的參考設計中，基于Qorvo 750V SiC FET的3.6kW圖騰柱無橋PFC方案可實現(xiàn)最高99.37%的轉換效率，整體尺寸僅為260 x 102 x 60 mm³，具備重量輕、體積小、高功率密度等優(yōu)點，可以輕松打造符合80PLUS鈦金電源規(guī)范的高性能產(chǎn)品方案。

Qorvo SiC電源方案布局 Yole Development預測，SiC功率器件的全球市場規(guī)模有望從2021年的10.9億美元，增長至2027年的62.97億美元，年復合增長率預計達到34%。隨著碳化硅材料的興起，Qorvo SiC產(chǎn)品擁有超過20年技術沉淀的優(yōu)勢正在加速市場轉化，幫助客戶獲得商業(yè)成功。周虎表示：“Qorvo攜手產(chǎn)業(yè)鏈合作伙伴，長期聚焦汽車、電池充電、IT基礎設施、可再生能源、電路保護等領域的SiC創(chuàng)新應用，把握功率半導體技術的大趨勢，在雙碳的發(fā)展背景下，助力實現(xiàn)節(jié)能減排的最終目標?！?/span>