这篇文章最初由Bill Kleyman于2018年11月5日发布在 Data Center Frontier 网站上。了解更多关于 eGaN技术 和EPC GaN解决方案在 数据中心中的应用。

数据中心是一个不断变化的实体，是我们技术景观的一部分。但有时，托管行业中最大的变化发生在数据中心的核心，这些变化可能一开始并不明显。在这种情况下，我们谈论的是数据中心电力，以及市场上如氮化镓（GaN）在电力转换设备中的应用等创新解决方案的潜力。

数据中心领导者的普遍观点是，当前的电力转换技术已经足够好。但随着我们展望未来的数据增长和对数据中心空间的需求，这种情况已经不再适用。

Gartner估计，由于每千瓦时（kwh）成本的增加和基本需求的增加，尤其是对于高功率密度服务器，持续的电力成本每年增加至少10%。最近的NRDC报告显示，到2020年，数据中心的电力消耗预计将增加到约1400亿千瓦时，相当于50座电厂的年产量，每年将花费美国企业130亿美元的电费。

与此同时，最新的AFCOM数据中心状况报告发现，大多数受访者报告机架功率密度正在增加。虽然机架功率密度在增加，但同一份报告也表明，实际企业数据中心容量需求的增长非常有限。

这意味着当今的数据中心领导者需要在更少的空间内做更多的工作。我们还需要考虑到，电力目前约占数据中心运营费用（OPEX）的10%，而这个数字预计在五年内将增加15%。

除了日益增长的电力需求外，数据中心格局也在由于新兴的边缘计算设计而发生变化。边缘计算将直接影响较小的数据中心位置的部署方式，从机架密度到电力消耗。边缘数据中心和边缘计算的目标是将设施放置在数据生成和消费的地方附近，从而创建更多必须更小、更高效的数据中心。对于边缘设计，数据中心管理者将受益于提供更高性能、更高功率效率和更大功率密度的先进电力解决方案。

数据中心电力系统如何跟上步伐？

目前市场上对氮化镓（GaN）在电力转换设备中的应用给予了关注。虽然GaN已经存在了一段时间，但在数据中心领域还是相对较新的。

现在，人们正在研究它在提高数据中心电力分配效率方面的潜力，作为传统硅基晶体管的替代品。

晶体管之所以广泛应用，首先是因为它们小巧、灵活且高效。在整个20世纪70年代和80年代，晶体管的改进（如更多的集成电路和早期的计算技术）使得该技术更加流行。硅基金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）是这一切的核心。

在当今的市场中，我们已经达到了硅驱动的电力效率的上限。但这并不全是坏消息。更好的数据中心解决方案正在成形。几十年来，首次出现的新兴半导体技术在提高效率的同时还能降低整体电力系统成本。

GaN的出现改变了这一切。这种宽禁带半导体材料在20世纪90年代进入市场，或许其最为人知的应用是在LED照明技术中的关键组件。但还有许多其他应用，今天，它还被用于半导体电力器件和射频无线电组件的生产中。

拉斯维加斯SUPERNAP园区内的一个电力室。（照片来源：Switch）

首个增强型氮化镓晶体管在2010年开始普遍上市。就数据中心和电力效率而言，GaN可能成为MOSFET的替代品。

GaN有可能成为一种颠覆性技术。与硅相比，GaN可以将功率密度提高多达40%，开关速度快两到三倍，减少热量散失，并能够降低整体电力系统成本。

最终，使用机架式电源和其他基于高压GaN构建的设备，有可能产生所需的功率密度，从而最大限度地利用机架空间，并最终提高数据中心的整体性能。

GaN技术日益受到关注

尽管是在最近几年推出的，但高压GaN已经进入生产并且可供使用。更重要的是，知名的电源和工业设备制造商如Bel Power、CORSAIR、Seasonic、Yaskawa等正在生产并销售基于GaN的产品，这些产品展示了GaN在提高效率和功率密度方面的能力。

一年多以前，专注于高性能、高可靠性GaN产品的Transphorm公司宣布，Bel Power推出了首个使用Transphorm GaN FET的AC-DC电源。这个市场中的其他供应商还包括GAN Systems和Efficient Power Conversion，这些公司也为数据中心运营商提供产品。

至于成本，考虑到这一点。电力领域的领导者们已经研究和开发高压GaN十年或更长时间。因此，许多GaN平台和产品已经是第三代技术。研究和代际改进不仅提高了性能、质量和可靠性，还使得晶体管价格逐年下降。这告诉我们，高压GaN的创新和生产量的增加将推动成本的下降。许多人已经在使用GaN来降低数据中心的整体OPEX成本。在我们最新的Data Center Frontier特别报告中，可以看到GaN技术的直接示例。

市场还可能会看到更多产品制造商发布利用GaN半导体技术优势的服务器、电源和其他终端设备。

目前，GaN仍然是一项相对较新的技术，但其采用率正在增长。现实情况是，对功率密度、成本和空间的需求将继续增长，而这些挑战显然不会消失。该行业将不得不继续寻找这些关键问题的答案，而GaN很可能成为答案的一部分。

要了解有关GaN技术的最新且最深入的报道以及它与数据中心行业和未来数据中心电力的关系，请参见以下Data Center Frontier的最新报道，包括文章和特别报告系列。

通过Data Center Frontier的特别报告系列和持续报道，进一步探索不断发展的边缘计算世界。

Rick Pierson, Senior Manager, Digital Marketing