近日，湖北九峰山實(shí)驗(yàn)室新發(fā)布的科技成果——氮化鎵電源模塊。其使用場(chǎng)景是，將100萬(wàn)個(gè)指甲蓋大小的模塊，裝入一座容量1吉瓦（10億瓦）的超大型AI算力中心機(jī)柜里，一年可省近3億度電，約合2.4億元電費(fèi)。這項(xiàng)技術(shù)目前國(guó)際領(lǐng)先，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。

團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人李思超博士說(shuō)，該成果目前已完成概念驗(yàn)證，即將開(kāi)始中試驗(yàn)證，預(yù)計(jì)3-5年內(nèi)量產(chǎn)，屆時(shí)可滿足千億級(jí)市場(chǎng)需求。

李思超手中拿著氮化鎵電源模塊

當(dāng)前，AI算力中心在高性能計(jì)算場(chǎng)景下面臨能耗高、供電效率低等行業(yè)共性難題。1座1吉瓦AI算力中心一年用電量達(dá)87.6億度，相當(dāng)于一座大型核電站的滿負(fù)荷發(fā)電量。

其中，電源模塊將機(jī)柜高壓電“轉(zhuǎn)換”成XPU（專用處理器）所需的低壓電，每年耗電達(dá)10億度，占中心總用電量的11%。

今年4月，國(guó)際能源署發(fā)布報(bào)告稱，在AI應(yīng)用的助推下，到2030年，全球數(shù)據(jù)中心的用電量還將增長(zhǎng)一倍以上，達(dá)每年約945太瓦時(shí)（1太瓦時(shí)=1000吉瓦時(shí)）。今年9月，英偉達(dá)宣布與OpenAI共建全球首個(gè)10吉瓦級(jí)AI數(shù)據(jù)中心。

氮化鎵是第三代半導(dǎo)體材料。若把硅基氮化鎵芯片裝入電源模塊中，替代傳統(tǒng)電源模塊芯片使用的硅材料，可實(shí)現(xiàn)用電損耗降低30%，還能使模塊體積縮小30%，成本也降至硅的一半。

今年初，九峰山實(shí)驗(yàn)室組建跨部門(mén)團(tuán)隊(duì)，開(kāi)發(fā)氮化鎵電源模塊。然而，氮化鎵半導(dǎo)體加工工序上千步，加工精度在納米之間，一個(gè)步驟有偏差都會(huì)導(dǎo)致芯片不良。7名博士歷經(jīng)上百次測(cè)試，實(shí)現(xiàn)了材料生長(zhǎng)、器件加工、異質(zhì)集成、模塊封裝等氮化鎵全產(chǎn)業(yè)鏈閉環(huán)。

憑借氮化鎵半導(dǎo)體技術(shù)，團(tuán)隊(duì)已跟國(guó)內(nèi)多家數(shù)據(jù)中心電源廠商建立合作關(guān)系，承接商業(yè)訂單超千萬(wàn)元。

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編輯丨胡馨月

編審丨陳勇

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