AI服务器和人形机器人，GaN产业的新驱动力

近年来，数据中心一直是GaN（氮化镓）厂商进军电力电子市场的重点领域之一，而GaN在数据中心电源市场的应用也迈出了一大步。值得一提的是，目前AI技术的兴起更是为这一市场注入了新的活力。

在AI生态中，数据中心对高速计算和算力有着巨大的需求，根据TrendForce报告，英伟达的Blackwell平台将在2025年正式推出，取代现有的Hopper平台，并将成为英伟达高端GPU的首选方案，占所有高端产品的近83%。

来源：TrendForce

对于B200和GB200这样的高性能AI服务器，单个GPU的功耗可能超过1,000W。

面对电力需求的激增，数据中心每个机架的功率规格将从30-40kW增加到100kW，对数据中心电力系统提出了重大挑战。GaN和液冷技术的结合对于提高AI数据中心的能源效率至关重要。

芯片功耗的提升要求服务器实现更高的功率密度和效率。

GaN能够降低能量损耗、提高功率密度，目前被视为优化AI数据中心能效的关键技术之一，吸引了英飞凌、德州仪器（TI）、Navitas、Innoscience、Transphorm、CorEnergy、丹熙科技、GaNext等多家厂商加入竞争。

其中，Navitas和英飞凌均公布了各自的AI数据中心电源路线图。

来源：英飞凌

英飞凌结合Si（硅）、SiC（碳化硅）和GaN（氮化镓）的独特优势，推出了3kW PSU和3.3kW PSU，其中8kW PSU预计将于2025年第一季度上市。

新的 8 kW PSU 将支持输出功率高达 300 kW 或更高的 AI 机架。与 3 kW PSU 的 32 W/in³ 密度相比，其效率和功率密度将提高到 100 W/in³，从而进一步缩小系统尺寸并降低运营商成本。

在GaN技术方面，英飞凌的CoolGaN™解决方案可在PFC拓扑中提供超过99%的系统效率。此外，英飞凌收购的GaN Systems早在2022年就已推出3.2kW AI服务器电源，并于2023年推出第四代GaN平台。

AI时代下，氮化镓下一个能赚到钱的应用市场是在哪里呢？“我们觉得在最后，氮化镓这个产业真正有赚钱效应的时候，应该是在大规模数据中心里面。”英飞凌市场应用总监程文涛表示。

新平台效率超越钛金级，功率密度由100W/in³提升至120W/in³，业界对两家公司合并后将产生的协同效应寄予厚望。

Navitas 去年推出了 GaNSafe™ 和第三代快速 SiC 技术，以及 4.5kW CRPS 设计，实现了传统硅解决方案功率密度的两倍以上。今年 7 月，Navitas 推出了 CRPS185 4.5kW AI 数据中心服务器电源解决方案，功率密度为 137W/in³，效率超过 97%。

Navitas AI数据中心电源路线图（来源：Navitas）

Navitas透露，目前有超过60个涉及数据中心3.2kW和4.5kW电源解决方案的客户项目正在开发中。

这些项目预计将在2024年至2025年间为Navitas的GaN和SiC业务带来数百万美元的收入增长，并计划在2024年开始小规模生产AI数据中心电源解决方案。

除了英飞凌和Navitas外，TI、EPC、CorEnergy、GaNext和Innoscience等其他制造商也将目光投向了这一市场。

TI早在2021年就与全球最大的服务器电源供应商（市场份额接近50%）台达达成协议，基于GaN技术与TI的C2000™ MCU实时控制方案，共同开发用于数据中心的高效率、大功率服务器PSU。

因此，双方在AI服务器电源市场的共同努力和未来成果备受期待。

除了AI数据中心服务器之外，今年蓬勃发展的人形机器人行业也为GaN市场注入了新的活力。

人形机器人由传感、控制、电机、电池系统组成，其中GaN可在LiDAR系统、电机驱动、DC-DC转换器、电池BMS等系统中占有一席之地，其中电机驱动起着至关重要的作用。

根据TrendForce研究，随着自由度需求的不断增加，人形机器人的电机驱动器需求也随之增加。

为了实现更高的功率输出，需要高功率密度、高效率和快速响应的电机驱动器，而 GaN 非常适合，它还能够在热管理、紧凑设计和整体系统设计方面增强机器人的整体性能。

据悉，西门子、安川电机、Elmo等均已将GaN技术融入机器人电机中，GaN产业链正蓄势待发，抢占更多先机。

目前，TI、EPC、Transphorm、Innoscience、Navitas、CorEnergy等公司都在积极推动GaN在电机驱动市场的采用，其中Transphorm已为安川电机的新型伺服电机供应了GaN FET产品。

TrendForce指出，未来的机器人将超出我们的想象，精准、快速、强大的运动能力是关键，而这必然会推动驱动这些运动所需的电机向前发展，这被视为GaN技术的福音。