隨著數據中心努力提高能源效率并實現碳減排目標，碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN)半導體市場正在增長。用于為工業、汽車、計算和消費設備供電的半導體并不像支持其他應用的硅芯片那樣出名。然而，它們約占半導體總收入的10%，這使得它們成為一個價值300億美元的市場。

功率半導體，尤其是寬帶隙半導體，對于世界實現可持續發展目標的努力至關重要。寬帶隙半導體可以在比其他芯片更高的電壓、頻率和溫度下工作，從而提高器件的效率。碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN)兩種材料特別重要。它們并不新鮮，但到目前為止，對它們的需求受到應用程序、成本和可靠性或可用容量的限制。

然而，這種情況正在開始改變。越來越多的SiC和GaN半導體被部署在風力渦輪機、光伏逆變器、電機驅動器以及電動和混合動力汽車等設備中。它們的市場增長速度現在遠遠快于硅功率半導體市場。我們預計收入將繼續增加，從2022年功率半導體市場的3%增加到2027年的13.1%。

效率需求推動增長

隨著各國努力實現更高的能源安全，企業和行業尋求提高能源效率并實現碳減排目標，對效率的追求將繼續下去。許多行業將面臨進一步的壓力，以盡量減少其影響。這包括數據中心，它們已經是能源密集型的，隨著人工智能(AI)的進步，能源密集程度可能會進一步提高。

人工智能需要強大的計算能力，而實現這種計算水平的高性能數據中心的運營商將希望確保其設施能夠高效地管理工作負載，這樣其能源成本和占地面積就不會過大。電源對于實現這一點至關重要，而寬帶隙半導體可以幫助運營商在三個方面節省成本：能源損失、數據中心冷卻成本以及服務器所需的空間。

數據中心消耗大量能源，但它們并不在高電壓下運行，這意味著常用于筆記本電腦、平板電腦和手機充電器等設備的GaN半導體可能比針對電力傳輸和汽車等行業進行了優化的SiC半導體具有更大的優勢。

GaN器件通過在主服務器電源內更高效地運行，減少了數據中心的能量損失。基于GaN的解決方案具有出色的導通電阻和高開關速度，可大大降低能量損失。這降低了服務器機架的能源需求，還可以減少數據中心內冷卻系統的需求?？傊?，減少能源損失和冷卻要求意味著可以減少能源消耗。

節省空間

最后，使用GaN使制造商能夠減小電源的尺寸。在數據中心，更有效地利用空間可以為CPU和GPU創造額外的空間，而這些組件可以為運營商創造收入。這意味著他們可以從現有數據中心獲得更多收益，或者在新設施中提高效率。

開發經過認證的解決方案

盡管存在潛在好處，但運營商可能會等到現有設備達到自然使用壽命，然后再考慮更高效的技術。制造商可能還需要讓運營商相信，目前用于低成本和低利潤應用的GaN半導體對于關鍵數據中心環境而言足夠堅固和可靠。在數據中心，停機可能會對財務和聲譽產生重大影響，因此運營商不太可能承擔風險。

然而，我們可以從混合動力和電動汽車市場中吸取教訓。在那里，SiC半導體越來越多地被用于延長汽車的續航里程和性能，其中特斯拉是采用該技術的領頭羊。人們對該技術的最初擔憂已經得到解決，這些設備現在被認為是高質量和高價值的，制造商投資于不斷改進該技術并推出新功能。GaN半導體有機會在數據中心市場以同樣的方式發展。

已建立的設施和供應鏈

半導體制造商擁有良好的增長條件。GaN器件的生產方式與硅芯片類似，因此現有設施可以重新利用，并且有成熟的供應鏈。然而，由于更多的數據中心仍在建設中，他們需要找到一種方法來維持利潤和產能。如果他們能應對這一挑戰，就有機會利用這些新技術最大限度地提高效率。

限制我們對地球的影響的需求從未如此強烈，而寬帶隙設備在可實現的效率水平上實現了重大改變。隨著時間的推移，也許有機會利用它們所驅動的人工智能產生更大的效益。