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(diào)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(diào)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(jié)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(diào)試難度也會非常大。為了突破能效轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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。”

? ?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(zhuǎn)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??；或者說相同體積下，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。”

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(zhuǎn)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(zhuǎn)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>