当年几十年间，东说念主口和经济活动的快速增长激动了全球动力破钞的稳步增长，况且瞻望这一趋势还将捏续。这种增长是线下与线上活动共同作用的结束。因此jav 黑丝，数据中心的快速延迟权臣加多了全球电力需求。据揣摸，2022 年全球数据中心耗电量约为240-340 太瓦时（TWh）。连年来，全球数据中心的动力破钞以每年20-40% 的速率捏续增长[1]。
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跟着动力破钞的加多，干系的二氧化碳排放量也在2022年达到创记录的37 千兆吨。为搪塞这一问题，海外动力署（IEA）提倡了一项全球策略，制定了到2030年必须终了的关节行径方向，旨在扭转排放弧线，并将动力行业加入到使全球变暖适度在1.5℃ 的队列当中[2]。
这些将在2030 年终了的方向如下：
● 全球可再纯真力装机容量加多三倍：达到11，000吉瓦
● 动力效果提高速率加速一倍：至每年4%
● 提高终局用户的电气化进程：举例电动汽车、热泵
● 将化石燃料产生的甲烷排放量减少75%
● 将化石燃料的使用量减少25%
为了终了这些方向，咱们必须找到贬责决策，以便在电力全链条（发电、输电、储电和用电）的各个措施终了更智能、更高效的动力照管。而功率半导体本事则是这一链条各措施的中枢场合。
电气化
在低碳化方面，激动当年占主导地位的化石燃料范围电气化，是减少二氧化碳排放的关节。近几十年来，电力在全球最终动力消费中的占比稳步高潮，现已达到20%。异日几年，这一比例将加速增长。在海外动力署的既定政策（STEPS）状态中，到2050 年，电力在全球最终动力消费中的占比瞻望将达到30%，而在“净零排放（NZE）”状态中，该比例将达到53%[2]。
1 清洁发电
如今，可再纯真力发电约占全球电力坐褥的30%。在STEPS状态中jav 黑丝，这一比例瞻望将提高到70%，在NZE 状态中，将提高到89%[2]。连年来，低碳化的努力也曾初显成效——在当年15 年，可再纯真力已从最上流的动力变为最经济的遴荐[3]。
2 CoolGaNTM本事：以能效为中枢
在诳骗可再纯真力进行清洁发电的同期，晋升能效雷同是终了低碳化方向的关节。这不仅需要联想出耗电量尽可能低的智能高效系统，还需要最大适度地减少这些系统中每一个功率退换措施的损耗。其中，后一个挑战是本文盘问的要点。在当年几十年中，硅（Si）基功率半导体告捷贬责了这一贫苦。但是，连年来功率半导体本事的杰出，催生了碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）等宽禁带材料（WBG）本事，它们为多种应用提供了私有而又权臣的效果晋升和功率密度上风。
图4 展示了硅、SiC 和GaN 这三种功率半导体本事的共存关系。尽管硅基本事仍是繁密应用的主流遴荐，但SiC 本事在需要使用400 V-3.3 kV 器件的诸多应用中，与前者互为补充，大要提供更好的散热性能、更高的可靠性和更为紧凑的贬责决策。GaN本事在40V-750V的低压范围内，与硅基本事竞争浓烈，极端是在高开关频率和较低的功率下，上风更为赫然。再回到电气化的话题，尤其是建筑、工业和交通范围对电力的需求。在STEPS 状态中，到2050 年，建筑行业仍然是用电量最大的范围，原因是对家用电器、制冷与供暖，以及滚水的需求捏续增长；工业范围仍然是第二大用电行业，其中电动机占比较大。在STEPS 状态中，到2050 年，电动汽车瞻望将占总用电需求增幅的15%傍边，这是因为电动汽车销量将加速增长，成为用电需求增长的主要启动成分。
那么，该如何终了具有性价比的发电链效果晋升呢？
家喻户晓，星巴克在运营中正经效果晋升，勤勉排斥坐褥经过中每一秒毋庸要的销耗[4]。雷同，本事贬责决策也应该专注于在联想中晋升每一个百分点的效果。宽禁带半导体器件（极端是GaN）在这一范围将锦绣远景。现在，GaN 本事的一个典型应用是，晋升智妙手机和札记本电脑的充电器效果和功率密度，东说念主们无数以为“GaN 充电器”比非GaN 充电器更新、更小、功率更高。但是，这仅仅GaN 阛阓后劲的冰山一角。把柄阛阓操办公司Yole Development 的2023 年GaN 叙述，2023 年至2029 年间，GaN 本事的累计潜在阛阓范围达到60 亿好意思元，包括处事器、太阳能、电动汽车车载充电器和电机启动安装等多个范围也正在加速向这项翻新本事转型[5]。
在GaN阛阓，英飞凌凭借丰富的分立式和集成式贬责决策，以及匹配的适度器和启动器家具组合，获得了权臣发扬。英飞凌的CoolGaNTM家具线在奥地利菲拉赫和马来西亚居林的两座200 毫米晶圆厂投产，并与代工合作伙伴密切合营，甚而领先成立全球首项300 毫米GaN 功率半导体本事。
天然高压GaN 开关（频繁在600 V 至900 V 之间）闲居应用于PSU 电源和高压电机启动安装等AC-DC范围，但英飞凌最新推出的中压（MV） CoolGaNTM 家具组合正在繁密其他消费类和工业应用中崭露头角。这些家具的电压范围为40 V 至200 V，基于肖特基栅极本事，与疏通电压等第的最好硅基沟槽器件比拟，具备更优异的性能贪图（FOM）。
CoolGaNTM 氮化镓功率开关器件的优异FOM 晋升了多种应用的性能，并裁减了系统资本，其中包括安闲DC-DC 稳压器、太阳能逆变器、D 类音频放大器、低压电机启动安装、处事器/ 电信IBC 和LiDAR。
60 V-200 V CoolGaNTM 晶体管家具摄取3x3 和3x5PQFN（TSON）封装，使用高性能且经济高效的引线框本事，比肩排放多个漏极/ 源极/ 栅极点子。由于GaN器件具有水平结构，通盘三个端子（栅极、漏极和源极）齐位于芯片的归拢侧，并通过交错式拓扑结构引出。这种联想最大适度地裁减了封装的寄收效应（电阻和电感），并通过优化的热一语气旅途，平直冷却CoolGaNTM电畅达说念。
这三款40 V CoolGaNTM 器件是GaN 在硅基本事的基础上作念出的进一步改良，是一种双向开关（BDS），在导通时因循双向电流流动，在关断时提供双向电流电压阻断。再次收成于GaN 本事的水平结构，这些器件分享一个全国源极区域，并配备两个漏极，在尺寸和资本上优于背对背硅基开关器件！
3 结尾语
跟着动力破钞的捏续增长，以及对可捏续发展的需求，咱们需要打造出好的联想、器件和系统，以最大适度地减少动力销耗。
正如文中所述，尽管2030 老大向绿色异日的方向是不错终了的，但这条目在电力链中每一个措施齐高度慈祥动力效果的晋升。对此，GaN 本事展现了在构建高效电力电子系统方面的精深潜能，英飞凌的CoolGaNTM等翻新家具不错在不加多物料清单（BOM）资本的前提下，减少再行联想的使命量。
参考文件：
[1] IEA: Data Centres and Data Transmission Networks;
https://www.iea.org/energy-system/buildings/datacentres-and-data-transmission-networks
[2] IEA: World Energy Outlook 2023; IEA; Paris;
https://www.iea.org/reports/world-energy-outlook-2023
[3] Lazard: 2023 Levelized Cost Of Energy+;
https://www.lazard.com/research-insights/2023-levelized-cost-ofenergyplus/
[4] Starbucks Corporation: Recipe for reinvention: Starbucks unveils innovations for better customer， barista experiences;
https://stories.starbucks.com/stories/2022/recipe-for-reinvention-starbucks-unveils-innovationsfor-better-customer-barista-experiences/
[5] Yole Group: Power SiC and GaN maintain their growth trajectories toward beyond $10 B and $2.25 B， respectively，in 2029 despite the headwind from the global economy in the short term;
https://www.yolegroup.com/product/monitor/power-sicgan-compound-semiconductor-marketmonitor/