AI人工智能，第三代半导体的下一个增量市场？

作为宽禁带半导体两大代表材料，氮化镓目前在消费电子快充领域如鱼得水，碳化硅则在新能源汽车应用场景渐入佳境，与此同时，二者都在向更广阔的应用边界渗透，而AI的强势崛起，为碳化硅和氮化镓创造了新的增量市场。

在此背景下，英飞凌CoolSiC™ MOSFET 400V系列、纳微全新4.5kW服务器电源方案等创新产品在近期相继问世，推动碳化硅/氮化镓在AI服务器电源（PSU）的应用热度持续上涨。

碳化硅/氮化镓：PSU升级突破口

近年来，生成式AI的火热应用和AI芯片算力的爆发增长，使得全球数据中心耗电量激增，为应对AI带来的高能耗危机，升级数据中心PSU成为重要突破口。

目前，全球AI和超大规模计算数据中心的PSU有三种外形规格，包括通用冗余电源的CRPS185、CRPS265以及开放计算项目的OCP。三种规格电源高度和宽度尺寸相同，只有长度不同，其中，每个CRPS185电源尺寸都是固定的，长宽高分别为185毫米、73.5毫米、40毫米。因此，在尺寸无法改变的情况下，AI服务器功率需求的增加就需要从提升功率密度入手。

功率密度的提升可以通过提高开关频率来实现，在硅基产品已到达物理性能极限的情况下，氮化镓器件的高开关频率特性使其更加适合高密度CRPS应用。而碳化硅器件与硅基产品相比，可以在更高的温度和电压下运行，实现更高效的功率转换并减少能量损失。

从实际应用情况来看，纳微通过将碳化硅功率器件以及氮化镓功率芯片混合使用设计出的CRPS服务器电源参考设计，显著地提升了功率密度和效率。今年7月，纳微发布围绕纳微旗下GaNSafe™高功率氮化镓功率芯片和GeneSiC™第三代快速碳化硅功率器件打造的全新CRPS185 4.5kW AI数据中心服务器电源方案，据称，该方案以137W/in³的超高功率密度和超97%的效率领跑AI数据中心PSU行业。

碳化硅/氮化镓功率器件大厂AI服务器电源争夺战

目前，碳化硅/氮化镓功率器件厂商们关于AI服务器电源的争夺战已经打响，除纳微外，英飞凌、安森美、EPC、德州仪器、镓未来、能华微、氮矽科技等玩家已入局。

为引领产业发展，纳微和英飞凌均公布了AI数据中心电源技术路线图，表明了未来持续强化该领域布局的决心。

为应对AI数据中心电源指数级的功率需求提升，纳微半导体正持续开发新的服务器电源平台，将电源功率水平从3kW迅速提升到10kW，预计在2024年第四季度推出。

除了已推出的输出功率为3kW和3.3kW的PSU外，英飞凌全新8kW和12kW PSU也将在不久的将来推出，以进一步提高AI数据中心的能效。借助12kW参考板，英飞凌有望推出全球首款达到这一性能水平的AI数据中心PSU。

国内厂商方面，镓未来已与知名院校达成合作，共同完成业界首款3.5kWCRPS无风扇服务器电源的开发并量产，通过两相交错图腾柱PFC及LLC实现97.6%高效率, 功率密度高达73.6W/Inch3。氮矽科技多款相关产品已送样国内头部知名企业，并完成了相关的可靠性测试；能华微1200V GaN产品也已经送样知名服务器电源厂，正在进行可靠性评估，各大厂商正在共同推动氮化镓在AI数据中心PSU应用的产业化进程。

综合来看，AI服务器电源功率密度和效率正在持续提升，是碳化硅/氮化镓功率器件厂商重点聚焦的两大性能指标，有望催生出各类实战表现亮眼的产品，也将吸引更多碳化硅/氮化镓玩家入局。

数据中心电源领域是近年来碳化硅/氮化镓头部厂商重点耕耘的方向之一，目前部分厂商碳化硅/氮化镓产品在数据中心电源市场的应用已经取得了一定进展，而AI的强势崛起推动该市场进一步发展。

随着AI技术的不断演进和数据算力需求的持续增长，数据中心的能源效率和功率密度要求会越来越严苛，对各大厂商碳化硅/氮化镓功率器件产品的性能要求也会越来越高。

随着碳化硅、氮化镓产业的进一步发展，以及AI生态的持续繁荣，碳化硅、氮化镓和AI的交集也会越来越多，各大厂商关于AI服务器电源的争夺战将会日趋激烈。