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GaN Systems 参展CPSSC 2023 并揭幕高校电力电子竞赛决赛

GaN Systems 参展 CPEEC & CPSSC 2023 揭幕第九届高校电力电子设计决赛

半导体解决方案的全球领导者英飞凌旗下企业 GaN Systems 今宣布将于 2023 年中国电力电子与能量转换大会暨中国电源学会第二十六届学术年会及展览会 (CPEEC & CPSSC 2023) 中展示最新氮化镓技术突破，为下世代电源设计带来更永续且具成本效益的解决方案。为期 4 天的 CPEEC & CPSSC 展会将从 11 月 10-13 日于广州越秀国际会议中心举办，第九届 GaN Systems 杯高校电力电子设计大赛决赛赛程也将于同期同地揭幕。   能源效率优化已成为当今全球各国的重点落实政策，电力电子技术的创新与演进至关重要，科技人才培育更是实现创新的背后骨干。连续九年由 GaN Systems 冠名赞助、中国电源学会主办的高校电力电子设计大赛，提供对电力电子领域充满热忱与抱负的年轻工程师一个挑战自我突破极限的舞台，在竞赛中转化理论为实作经验，结合氮化镓技术解锁电力电子系统潜能。在今年来自 46 所大专院校 68 个入围队伍中，共有 24 组胜出，并将于决赛展示基于 GaN Systems 功率晶体管所开发的三相逆变器原型设计，由产学研专家学者所组成的评审团将根据能效及功率密度等性能表现评选出最终优胜队伍。 掌握电力电子发展趋势 探索氮化镓潜在商机 GaN Systems 将于 CPEEC & CPSSC 2023 摊位 B3-026 上展示应用于车用、数据中心及消费电子产业的参考设计。同时，我们的业务及技术工程代表也将进一步为您阐释，最新第四代氮化镓平台在性能表现及质量因子 (Figures of Merit) 上的领先优势。 展出重点如下：…

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AI 时代下的数据中心：氮化镓成为能效关键

GaN Systems 策略营销副总 Paul Wiener 撰 数字时代正经历一场由两大趋势驱动的巨大变革，实时数据分析的庞大需求为其一，另一则是生成式人工智能 (Generative AI) 的快速发展。一场激烈的生成式 AI 竞赛正如火如荼的进行中，科技巨头如亚马逊 (Amazon)、谷歌 (Google)、微软 (Microsoft) 皆大举投资生成式 AI 的研发创新。根据彭博智库 (Bloomberg Intelligence) 预测，生成式AI 市场将以 42% 的年增率成长，从 2022 年 400 亿美元市值，于 10 年内扩大至 1.3 兆美元。 在 AI 的蓬勃发展下，数据中心对电力与算力的需求呈正比成长，激增的用电量不仅对运营效率造成压力，更成为数据中心达成净零排放目标的阻碍。当前数据中心所采用的电力转换及分配技术，已难以满足来自云计算及机器学习的运算需求，面对需要能耗更庞大的生成式 AI 应用，数据中心运营商正急迫地寻找创新电力解决方案。 氮化镓 (GaN) 功率半导体应运而生，成为数据中心优化能源效率的关键技术之一。接下来的文章将进一步探讨生成式 AI 对数据中心带来的挑战、氮化镓功率器件的优势，最后分析业界普遍使用的「电源使用效率 (Power Usage Effectiveness, PUE)」指标中所存在的漏洞，这些洞察皆将指向一个结论，氮化镓功率器件在数据中心电力系统中的采用将加速。 生成式 AI 对数据中心的冲击将加剧 面对数据量爆炸，依传统工作负载量所规划的数据中心基础架构正面临巨大压力。全球数据量每两年便翻涨一倍，处理、储存这些庞大数据的服务器，需要大量的能源及水资源来维持运作。根据麦肯锡的预测，在未来五年内，光是位于美国地区的数据中心便将新增 39GW 的用电量，相当于 3,200 万的家庭一年的用电量。 生成式…

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GaN Systems 推出第四代氮化镓平台：突破能源效率瓶颈 加速应用版图拓展

重點摘要 GaN Systems 第四代氮化镓平台 (Gen 4 GaN Platform) 帮助全球客户在能源效率及尺寸微缩上突破瓶颈。 以业界领先的质量因子 (figures of merit) 强化 GaN Systems 作为全球氮化镓功率器件首选供货商的领导角色。 实现具有绝对优势的开关及传导损耗，进一步验证氮化镓功率半导体在消费电子、数据中心、光伏、工业及电动车市场的应用优势。 大幅优化效率及功率密度，解锁降低整体系统成本的密码，相较硅、碳化硅 (SiC)、甚至其他氮化镓产品，提供更高的成本效益。 GaN Systems 作为推动电源产业更新换代的先驱角色，承诺持续开发高性价比的能源转换解决方案。 全球氮化镓功率半导体领导厂商 GaN Systems 今推出全新第四代氮化镓平台 (Gen 4 GaN Power Platform)，不仅在能源效率及尺寸上确立新的标竿，更提供显著的性能表现优化及业界领先的质量因子 (figures of merit)。以 GaN Systems 在 2022 年发表的 3.2kW 人工智能 (AI) 服务器电源供应器来看，改采用最新第四代平台，不仅效率超过钛金级能效标准，功率密度更从 100W/in3 提升至 120W/in3。 GaN Systems 第四代平台将为消费电子、数据中心、光伏、工业及汽车等应用场域带来突破性的革新。相较硅、碳化硅 (SiC)、甚至其他氮化镓产品，该第四代平台能進一步降低的物料清单 (Bill-of-Material) 成本，提供卓越成本效益。GaN Systems 作为氮化镓功率器件首选供货商，致力于协助客户创造市场差异化，巩固竞争优势。 「我们的主要客户已认可第四代氮化镓平台的优势。该平台充分体现…

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GaN emerging markets

氮化镓功率半导体将掀起应用市场格局巨变

氮化镓 (GaN) 功率半导体正持续为那些需要消耗大量能源，但同时长远地影响全球经济发展的产业带来显著地改变。在数据中心、车用及消费电子等应用市场，GaN 功率器件已开始取代既有使用硅的设计方案，重新定义电源系统最佳设计，为市场带来更小、更轻、更具能源效率的产品。从提升电动车续航里程，到优化数据中心能源使用效率，及缩短消费电子产品充电时间等，这些功能面的优化，皆加速扩大 GaN 功率半导体应用范围至微型交通、光伏发电、电动工具、音响系统等新兴应用领域。 加速全球微型交通发展态势 英国研究公司 The Faraday Institute 指出，全球都市人口密度将于 2050 年前再提高 50%，届时全球将有 67 亿人口全数集中于都市地区。因此，以电动自行车及电动滑板为大宗的微型交通工具，在人口密度持续成长的都市地区逐渐受到重视，被视为能减轻交通壅塞、停车不易等都市交通问题的解决方案，并在油价持续高攀的时代，提供更经济且永续的交通方式。全球微型交通市场规模预计将于 2028 年突破 693 亿美元。 能效、功率密度、轻巧简约外观设计及成本效益为设计开发电动微型交通工具的考虑重点，基于 GaN 设计的马达控制驱动器能使整体能效及充电效能提升一个档次。以电动自行车来说，GaN 功率器件能使马达控制器尺寸更小、重量更轻，提高能源转换效率并减少能耗损，进而实现更简约轻量的外观设计并延长续航里程，应用于电池充电器上，也能减少充电时间。 市场上已有不少公司正透过基于高性能、高频率的GaN功率晶体管所设计的马达驱动器、控制器与逆变器，为电动机车、电动自行车、电动滑板车等个人电动交通载具提供创新动力总成 (powertrain) 解决方案，优化整体马达输出功率及效率，透过整合高质量、高可靠的 GaN 功率晶体管与先进软硬件技术，微型交通工具的续航里程最高可延长百分之三十。 当社会、经济、环境三大面向同步推升微型电动交通工具的需求力道，GaN 功率半导体将扮演实现永续且具经济效益的未来交通的关键角色。 突破光伏发电效率 全球光伏市场将以 18% 年复合成长率的速度成长，预估市值将于 2027 年前突破 133 亿美元，这股成长动能主要来自技术创新、民生及企业再生能源需求持续攀升、能源转型及脱碳政策等因素。 GaN 功率半导体正改变光伏市场格局，为光伏逆变器、功率优化器及储能系统，带来更高效率、更轻巧且耐用的设计解决方案。 光伏逆变器：透过 GaN 优化效率及可靠性 光伏逆变器的主要功用在于将光伏板所产生的直流电转为符合家庭或工业用的交流电，现存硅基设计的装置，普遍存在效率低落及功率密度等限制。 GaN 解决了硅基设计的瓶颈，实现更小、更轻、更具成本效益的光伏发电系统，在大规模布建中简化安装流程并带来显著的成本节省。透过卓越的材料韧性及可靠性，基于 GaN 设计的逆变器能降低整体系统维护成本、缩短系统停机时间，同时维持最佳效能。 根据预估，基于 GaN 设计的光伏微型逆变器，透过频率提升 10 倍，在开发成本上至少减少…

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SEMICON China 2023 重点回顾：人工智能、电动车、永续发展

SEMICON China 2023 于上月底强势回归，9 万平方公尺大的展场上共有 1,200 间来自全球半导体产业领导公司发表最先进技术与解决方案，吸引了超过 10 万名半导体从业人员、投资者、媒体接踵而至上海国际博览中心。这场活动的盛况，让我们看到的半导体产业的韧性，即使在景气下修及政经环境不确定因素干扰下，市场热络程度仍不减。 今年的 SEMICON China 仍聚焦人工智能、电动车等正在为半导体产业创造长期需求力道的关键应用。同时，在电汽化及数字化持续在生活各层面深化的趋势下，功率半导体，尤其是以氮化镓 (Gallium Nitride) 及 碳化硅 (Silicon Carbide) 为首的宽能隙半导体更倍受瞩目。以下为我们所观察到的三大 SEMICON China 重点回顾。 趋势一：实现更有效率的智能工厂 自动化程度与日俱增，面对智能工厂中为数众多的工控自动化系统，马达效率提升将带来巨大节能潜力。透过马达效率的提升，在同样功率输出的条件下，能耗与耗损降低，优化工厂营运成本，也避免设备过热。同时，智能制造持续发展，人工智能的导入使半导体厂房对数据的收集、处理及运算的需求攀升，边缘运算所提供的低延迟数据处理，为半导体制程带来更实时且有效的决策分析，改善生产流程效率。然而，在算力提升的背后，带来了同步攀升的额外能源需求。在今年的 SEMICON China 中，厂房升级的解决方案不再单着重于提高制程『智能化』，更兼顾永续发展的目标。 趋势二：功率半导体杀手级应用崛起 2022 年全球电动车销量突破千万台，在全球新车销量占比首次突破 10%，国际能源署 (International Energy Agency, IEA) 展望 2023 年，电动车成长态势将延续，预估新车销量将再成长 35% 至 1400 万辆。电动车的火热发展，带动了对新世代功率半导体产业的投资，在产能、可靠度、质量及成本效益上赶上应用端的需求。虽然目前消费电子仍占 GaN 功率器件应用的大宗，但在今年的功率及化合物半导体产业国际论坛上，我们已经看到各家厂商正将发展重心转移至电动车应用领域。 趋势三：永续净零的急迫性 『双碳』是今年展会中相当热门的话题，半导体技术不但是洁净科技的核心，更是提升电力电子产品效率关键，是碳中和之路上不可或缺的一环。另一方面，半导体是一个能源且资源密集的产业，净零减碳急迫性正倡议半导体产业积极脱碳，其中减少对石化燃料的依赖，逐步提升再生能源使用便是其一。加速能源转型，同时提升能源使用效率，是人类将升温控制在摄氏 1.5 度以内的关键，而宽能隙半导体正在驱动改变，在突破电力电子系统能源效率挑战上，带来比现有硅基设计结构突破性的进展。 总结 利用氮化镓技术提高效率、功率密度、与经济效益的新兴应用已经出现，功率半导体在整体半导体市场景气下修阶段仍维持强劲涨势，跨产业链合作及更多人才投入，将是缩短学习曲线并开启更多应用可能的关键。

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GaN 數據中心 能源效率

GaN：解决数据中心电源使用效率指标漏洞

用氮化镓取代硅功率半导体来提升数据中心能效 当生成式 AI、物联网及各种数字应用百花齐放下，大量的数据不断在人类生活各层面中被产生、实时处理、分析、计算，市场对数据中心算力及效率的需求仍处急遽攀升的成长阶段。现今数据中心的用电量约占全球用电量的百分之二，而一座超大规模  (hyperscale) 数据中心的电力需求更相当于 8 万个家庭的一年用电量。 硅基功率元件在过去 30 年来一直是数据中心电源主流的设计结构，但近年数据中心运营商正积极向氮化镓 (GaN) 技术靠拢，以在成本、效率、及永续等面向获益。 GaN 功率元件不仅已插旗许多不同电源应用，更被视为是数据中心提升获利、减少运营费用，并达到永续目标的重要技术。 原因是什么? 电力使用效率 (PUE) 漏洞：评估数据中心营运效率的盲点 利用电源使用效率 (Power Usage Effectiveness, PUE) 作为衡量数据中心运营效率，是现今最广为采用的方法。密切监控并持续改善 PUE 对数据中心运营优化十分重要，降低 PUE 代表减少能源使用量，进而减少运营成本，同時满足永续时代下节能减碳的目标。 但是，PUE 的计算公式只计算了 IT 设备负载消耗的能源量占数据中心的总消耗能源的比例，却忽略了服务器中 AC-DC 能源转换间的功率耗损，这便是所谓的 PUE 漏洞，也是数据中心以 PUE 评估整体营运效率时会产生的盲点。 由于 PUE 不考虑 AC-DC 转换效率，数据中心便忽略了提高 AC-DC 转换器效率的重要性。 这个衡量的盲点造成目前服务器中仍采用效率仅有 90% 的 AC-DC 转换器，这代表了每次 AC-DC 能源转换间，有 10% 的能源在转换中被浪费了，这不但增加了电费成本及碳排放量，被浪费的能源同时以热的方式排出，进而提升数据中心对额外冷却系统的需求，冷却系统也是另一个非常耗电的设备。 GaN…

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PCIM 2023：GaN 功率半导体已受广泛采用

氮化镓功率半导体已广泛地受消费电子、车用、数据中心、工业电机、及再生能源等应用市场中采用。其中，在车载充电器及牵引逆变器中的应用，更进一步优化电动车在续航里程及整体系统开发成本上的表现。GaN Systems 首席执行官 Jim Witham 在今年德国纽伦堡举行的欧洲电力电子展上分享，GaN 功率晶体管应用实绩，以及如何在系统级设计中最大化 GaN 的优势，其中包含 GaN Systems 最新發表 以650V GaN 晶体管发开的 800V 车载充电器参考设计。

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gan in data center

数据中心转用氮化镓功率半导体的五大原因

氮化镓功率半导体全球领导厂商 GaN Systems 全球执行长 Jim Witham 于 DCD 专访中分析，GaN 功率半导体可能是数据中心面对日加趋严的能源减碳监管法规的唯一解方。 数据中心电源系统中过去以硅功率器件为大宗， 但近年 GaN 功率半导体逐渐受到重视，Jim Witham 分析驱动这项转变背后的五大主因： 数据中心欲提高获利能力：电费是数据中心运营成本中占比最高的项目，每个机柜的能源成本甚至超出建置的资本成本。同时，数据处理及储存的需求只增不减，每个机柜中能容纳的服务器及内存数量便是评估数据中心获利能力的重要指标。相较于现存硅功率器件，采用 GaN 功率器件的电源供应器，能够将效率从现有的 94% 提升至 97%，大幅降低能源耗损，最终為数据中心减少电费支出。另外，采用 GaN 功率器件设计的电源供应器，在尺寸上也缩小約 2-3 倍，提高每个机柜中能容纳的服务器及内存数量，提升数据中心整体算力。 新法规及产业标准：永续净零为这个世纪最迫在眉睫的挑战，今 (2023) 年陆续生效的新能源减碳监管法规，将更严格地规范数据中心的能源使用效率，包括欧盟生态设计 (ecodesign) 指令中，明确要求数据中心电源供应器的能耗效率由 94% 提升至 96%；中国《物联网新型基础设施建设三年行动计划》限制新建数据中心 PUE 需低于 1.3；开放运算计划 (Open Compute Project) 也重新定义数据中心电源供应器尺寸的规格标准，较原先缩减 30%。这些新法规与产业标准都再次强化 GaN 功率半导体在下世代电源供应器设计中的重要性。 高性价比且已被广泛使用：GaN 功率半导体已在高阶音响、消费电子充电设备、甚至是电动车中广泛使用。随 GaN 在各应用市场中渗透率越高，GaN 功率器件的成本及可靠度皆已趋近于硅功率器件。 转换已经发生：包括 xFusion 超聚变、及英特尔 (Intel) 及美超威 (Supermicro)…

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GaN 将为电力电子系統带来比 SiC 更具市场竞争力的设计优势

Electronic Design 主编 Alix Paultre 访问 GaN Systems 在 PCIM 2023 德国纽伦堡电力电子展的摊位 今 (2023) 年的 PCIM 欧洲电力电子展会在德国纽伦堡举行，聚焦电力电子、智能交通、再生能源与能源管理等主题，并汇聚来自半导体、被动组件、磁性组件、传感器、储能等领域的领导厂商参展，GaN Systems 也在今年展览中展出完整 GaN 功率半导体解决方案。 透过全球电子工程设计知名媒体 Electronics Design 的镜头，GaN Systems 首席执行官 Jim Witham 以实际应用案例介绍 GaN 功率器件在电动车、数据中心及高阶音响等应用市场中，为电力电子系统所带来尺寸、效率、及整体性能上的设计优势。 在数据中心应用场域中，采用 GaN 功率晶体管的数据中心电源供应器，与采用现有硅功率器件的设计相比，在体积维持不变的前提下，输出功率提高 50%，且同时效率提升 2%，为数据中心节省电费支出，且多出来的机柜空间将能容纳更多的内存或服务器，进而提高营收。GaN Systems 也不断优化拓朴设计，进一步将功率密度从 45W/in3 提升至63W/in3、82W/in3、甚至是100W/in3。 GaN Systems 在电动车的车载充电器、DC-DC 转换器及牵引逆变器三大应用中，都已交出亮眼成绩单，受国际一线车厂采用，包括与 Toyota 合作开发的 All-GaN-Car 氮化镓电动车牵引逆变器原型设计、受电动车新创 Canoo 采用、市面上第一个进入量产阶段的氮化镓车载充电器 (On-board Charger)，以及与纬湃科技 (Vitesco Technology)…

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GaN solves data center challenges in profitability and sustainability

GaN：数据中心实现获利及永续的双赢的必胜策略

数字转型、云端运算、到最近火红的 ChatGPT 人工智能等科技推波助澜下，全球对于高速运算、数据传输及储存的需求与日俱增，数据中心使用需求也随之水涨船高。因应日新月异的科技应用，数据中心需持续提升运算能力，然而强大运算能力代表更多能源消耗，数据中心运营商正加速新技术的投资，以在提高运算能力、永续及获利间取得多赢。 目前数据中心的用电量约占全球用电量的 2%，若不做出任何改变，这头吃电怪兽将成为永续路径上的巨大的绊脚石。造成高用电量的主因，推究于目前数据中心电源系统仍以传统硅基功率器件为大宗，但硅的低导电率及低开关频率造成电源分配及转换效率低落。研究指出，大约 20% 数据中心耗能最终以热的形式浪费，且约 40% 的数据中心电力用途是降低机柜温度。 GaN 功率半导体将彻底改变现况。透过 GaN 的卓越材料特性，数据中心不仅能减少热能产生，减少冷却系统的耗能，进而降低整体用电量，每 10 个机柜每年预计可减少 100 公吨碳排量。同时，GaN 也能实现高功率密度设计，大幅缩减电源供应器体积，从原本 30 台服务器搭配 10 台电源供应器的机柜配置，升级至 34 台服务器搭配 6 台电源供应器，服务器密度增加带来的运算能力提升，将为数据中心带来更好的获利机会，预估每 10 个机柜每年可增加 300 万美元的获利。 阅读完整文章于 Power Systems Design 《GaN: Solving the Dual Challenge of Sustainability and Profitability in the Data Center》

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