数据中心在近年因AI的快速发展而迅速扩张，对计算能力的需求激增，带动了全球数据中心建设的加速。然而，随着数据中心数量的增加，能源消耗问题也愈发突出。
大规模AI模型等应用对计算能力的需求日益增加，推动了AI芯片的计算能力不断提升，随之而来的则是不断攀升的能耗。例如，单个AI芯片的功耗从过去的300W跃升到现在的1000W左右。这意味着数据中心需要更强大的电源供应来满足这些要求，并为电源供应单元（PSU）的升级创造了需求。
提升数据中心的能效已经成为关键任务。目前全球建设中及规划中的数据中心已超过7000个，相较于2015年增长了一倍。这类规模庞大的数据中心如今已占全球总电力消耗的1%以上。提高数据中心的能效，减少能源消耗，需要关注其能耗结构，包括计算核心、空调散热系统和供配电系统等。
为了应对AI芯片带来的高功耗需求，PSU需要在体积不变的情况下提升功率输出，并提高转换效率。为此，第三代半导体材料如碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）因其高功率密度和转换效率正逐步在数据中心电源领域普及。相较传统的硅基半导体，这些新材料能够更好地应对高温、高压、高频和高功率的需求。
碳化硅的特点包括耐高压性能是硅的10倍，耐高温能力是硅的2倍，以及高频性能是硅的2倍。碳化硅模块不仅具有材料的本征优势，还可以在应用中显著缩小模块体积，减少电子转换损耗，从而大幅降低整体成本。
很多半导体厂商已经在推出基于SiC或GaN器件的数据中心PSU解决方案。例如，英飞凌的AI数据中心PSU路线图显示，采用混合开关方案的3kW PSU方案，实现了97.5%的峰值效率，以及高达95W/in³的功率密度。安森美和纳微半导体也推出了新的电源解决方案，通过结合使用SiC和GaN器件，实现了有效的能效和功率密度提升。
通过采用碳化硅和氮化镓等新材料，数据中心电源方案能够显著提升效率和降低损耗，从而应对日益增长的能耗需求。厂商的创新方案将有助于数据中心在面对未来更强算力需求时，保持良好的能耗比。
