云计算、人工智能、物联网等高计算领域的爆发式发展，对数据中心的计算、存储、数据通信、光传
输等方面有了更高的需求。随之而来，数据中心对电力的需求也愈发高涨，耗电量不断攀升。在“双碳”
目标的引领下，如何降低数据中心的耗电量和碳排放，成了各企业争相突破的新方向。
在后摩尔时代，以碳化硅和氮化镓为代表的宽禁带半导体，凭借其大幅降低电力传输中能源消耗的显
著优势，在数据中心中的作用逐渐放大，成为全球半导体行业的研究热点。
宽禁带半导体将成数据中心节能小帮手
有数据显示，未来数十年内，数据中心的能源消耗将疯涨。到2050年，数据中心所使用的能源预计将
占全球总消耗的14%，成为能源消耗大户。
宽禁带半导体主要的市场在电力电子领域，在功率器件方面发挥重大作用。由于宽禁带半导体在导通
损耗和开关损耗方面的卓越性能，可以大大降低电力电子的能耗。创道投资咨询总经理步日欣表示，宽禁
带功率器件在数据中心中的主要应用是服务器电源模块，其耐高压、耐高温、低功耗等特性，可显示出竞
争优势。
“宽禁带半导体的出现将引导技术转向新的高功率密度和高效率、高耐热性能的解决方案，以减少导
通损耗和碳排放。在整个能源转换链中，宽禁带半导体的节能潜力可为实现长期的全球节能目标作出贡献
。宽禁带技术将推动电力电子器件提高效率和密度、缩小尺寸、减轻重量、降低总成本，因此将在数据中
心等应用场景中为能效提升作出贡献。”英飞凌科技电源与传感事业部大中华区应用市场总监程文涛指出。
半导体行业专家池宪念对记者表示，在服务器电源中使用宽禁带半导体功率器件，可以提升服务器电
源的功率密度和效率。此外，还可以整体上缩小数据中心的体积，降低数据中心整体建设成本，同时也更
加环保。
碳化硅、氮化镓各有节能方向
目前，由于数据中心、新能源汽车等应用场景仍在高速成长，宽禁带半导体的需求也将逐渐攀升。据
Yole预测，从2021年到2026年，碳化硅需求有望从10亿美元增长至35亿美元，氮化镓需求从不到1亿美
元有望增长至21亿美元。
在数据中心领域，碳化硅因为具有极小的反向恢复损耗，所以可以有效降低能耗。氮化镓主要得益于
其栅极电容和输出电容比硅更小，导通电阻较低，反向恢复电荷很小，因此开关损耗和导通损耗较低。
碳化硅主要应用在服务器电源的PFC中，多采用碳化硅二极管替代硅二极管，碳化硅MODFET替代硅
MOSFET。氮化镓主要应用在服务器电源的PFC和高压DC/DC部分，用氮化镓MOSFET替代硅MOSFET。
“根据不同的应用场景选用不同的方案，在AC/DC部分，当工作频率高于200kHz，或者对轻载至半载效
率有要求时，则优先选用氮化镓；而如果环境干扰比较大，则选择碳化硅更合适。在DC/DC部分，在12~
48V工作电压环境下，优先选用氮化镓，而在高压环境下，则选择碳化硅更合适。”芯谋研究分析师张先
扬向记者介绍道。
特别是在服务器电源的PFC中，碳化硅MOSFET具有的高频特性，可以起到高效率、低功耗的效果，
提升服务器电源的功率密度和效率，缩小数据中心的体积，降低数据中心的建设成本。
氮化镓则在数据中心中的低电压应用不断提升。近几年，氮化镓技术一直在突破，所带来的效率提升
，有助于数据中心降低成本，大幅降低电费。
Yole预计，氮化镓在数据中心中的渗透率会持续增加，越来越多的电源供应商已经在其系统中使用了
氮化镓。
罗姆半导体（北京）有限公司技术中心总经理水原德健表示，罗姆一直致力于在中等耐压范围具有出
色的高频工作性能的氮化镓器件的开发，旨在为各种应用提供更广泛的电源解决方案。目前，已确立150V
耐压GaN HEMT“GNE10xxTB系列 （GNE1040TB）”的量产体系，该系列产品非常适用于基站、数据中
心等工业设备和各种物联网通信设备的电源电路。
相较于碳化硅，全球晶圆代工龙头企业台积电更看好氮化镓快充、轻薄、效率高的特性，台积电研发资
深处长段孝勤曾表示，台积电在化合物半导体领域专注在氮化镓相关开发，历经长期发展，氮化镓已逐渐开
始被市场接受，预计未来10年将有更多应用场景。台积电在氮化镓的五个主要应用场景包含数据中心、快充
、太阳能电力转换器、48V DC/DC以及电动车OBC/转换器。
