サーバー電源：AI時代の中核的な原動力

AI時代では、コンピューティング密度と消費電力の急速な増加により、サーバー電源に前例のない課題が生じています。統計によると、世界のサーバー電源市場は2025年までに316億人民元に達すると予想されており、そのうち中国市場は91億人民元を占めています。この市場成長の背景には、データセンターにおける効率的で安定した電力供給に対する強い需要があります。AIサーバーにはより高いコンピューティング能力が必要であり、それはまたより高い消費電力を意味します。その結果、サーバー電源はデータセンターに欠かせないコアコンポーネントとなっています。

高い電力需要がサーバー電源の技術革新を推進

人工知能 コンピューティング タスクの複雑さが増すにつれて、サーバー電源の電力需要も高まっています。従来のシリコンベースの電源は、特に高電力密度と効率の点で、これらの需要を満たすのに苦労しています。たとえば、6U 人工知能 サーバー ラックの平均電力は 10.5 キロワット に達しており、これは 100 人の年間電力消費量に相当します。これらの需要を満たすために、電源設計は技術革新を遂げており、窒化ガリウム (窒化ガリウム) やシリコン カーバイド (シリコンカーバイド) などの第 3 世代半導体材料が新しい主流の選択肢として浮上しています。窒化ガリウム デバイスは通常、94% の電力効率を達成し、電源モジュールの物理的サイズを 40% 削減できます。

窒化ガリウムと炭化ケイ素: サーバー電源の未来の主役

窒化ガリウム（窒化ガリウム）とシリコンカーバイド（シリコンカーバイド）は、サーバー電源の分野で急速に成長しています。GaNはバンドギャップが広いため、高電圧や高周波の用途に優れており、導通抵抗とスイッチング損失を大幅に低減し、エネルギー効率を向上させます。たとえば、インフィニオンのGaNスイッチ設計に基づくHuaweiの3000W GaNサーバー電源は、電力密度が90W/で³を超え、電力効率は94％を超えています。

対照的に、シリコンカーバイド は、ブレークダウン電圧とスイッチング速度が高いため、4kW を超える高電力アプリケーションで有利です。たとえば、インフィニオン は最近、ブレークダウン電圧が 窒化ガリウム の 650V をはるかに上回る 2000V シリコンカーバイド MOSFET を発売しました。これは、高電圧レベルを必要とするモジュール式 UPS システムに適しています。シリコンカーバイド デバイスは電力効率を向上させるだけでなく、全負荷時に高いシステム安定性を維持します。これは、電力密度が 135W/で³ を超えるアプリケーションにとって重要です。

データセンターの電力課題とサーバー電源の革新

データセンターの電力需要は、特に 人工知能 サーバーによって急速に増加しています。たとえば、NVIDIA が最近リリースした B200 人工知能 グラフィックプロセッサ の全負荷時の消費電力は最大 1200W ですが、8 グラフィックプロセッサ ハードウェア プラットフォームである ディージーエックス B200 の総消費電力は 14.3kW に達します。このような高い電力需要により、従来の電源設計は維持できなくなり、ブリッジレス パーキンソン病 (力率補正) アーキテクチャなどのより高度なサーバー電源設計が必要になります。この設計に基づく ナビタス 半導体 の CPRS185 3200W 電源モジュールは、100W/で³ の電力密度と 96% を超える効率を実現しており、データセンターのエネルギー効率の向上に大きく貢献します。

サーバー電源市場の動向: シリコンベースから第3世代半導体まで

AI技術の進歩に伴い、サーバー電源市場は大きな変革を遂げています。現在はシリコンベースの電源が主流ですが、第3世代半導体材料の応用が急速に拡大しています。市場調査によると、GaNおよびSiC電源モジュールの市場シェアは2025年までに大幅に増加すると予想されています。これらの新材料は、データセンターの電力効率を大幅に向上させ、エネルギー消費を削減することができます。たとえば、最新のSiC UPSモジュールは、システム容量を30％削減しながら効率を98％以上に高めることができ、これはデータセンターの総所有コスト（TCO）を下げるために重要です。

サーバー電源の未来: 10kW 以上の高電力密度へ

人工知能 サーバーの電力需要が高まり続ける中、将来のサーバー電源は既存の電力制限を突破し、10kW あるいはそれ以上へと向かうでしょう。ナビタス 半導体 は、今年末までに 8～10kW をサポートするサーバー電源プラットフォームをリリースする予定です。このプラットフォームは、電力密度が 135W/で³ を超え、全負荷時の効率が 97% を超えます。これらの新しいプラットフォームは、窒化ガリウム と シリコンカーバイド の技術を組み合わせて効率的な電力供給を確保するとともに、電源モジュールのサイズをさらに縮小し、人工知能 サーバーに堅牢な電力サポートを提供します。

サーバー電源技術革新による環境・省エネ効果

第 3 世代の半導体技術は、パフォーマンスを大幅に向上させるだけでなく、データ センターの二酸化炭素排出量を大幅に削減します。たとえば、高効率でコンパクトな設計の 窒化ガリウム サーバー電源は、データ センターのエネルギー消費を削減すると同時に冷却要件も軽減します。これは、ますます厳しくなる世界的な環境規制の状況では特に重要です。第 3 世代の半導体を使用したサーバー電源は、データ センターのエネルギー消費を 15% ～ 20% 削減できると予測されており、これは省エネに役立つだけでなく、運用コストも削減します。

効率的なサーバー電源のコスト効率

サーバー電源技術の進歩、特に 窒化ガリウム と シリコンカーバイド の応用により、データセンターの運用コストは大幅に削減されると予想されています。高効率電源モジュールはエネルギーの無駄を減らし、電気代を下げます。たとえば、最新の 窒化ガリウム 技術を使用した 3200W サーバー電源は、20% ～ 60% の負荷範囲で 96% を超える効率を達成し、80PLUS チタン 標準をはるかに上回ります。つまり、データセンターは高性能コンピューティングを維持しながらエネルギーコストを効果的に制御し、全体的な投資収益率 (投資収益率) を向上させることができます。

サーバー電源市場における世界的競争の激化

AI時代の市場需要に牽引され、サーバー電源市場の競争はますます激しくなっています。大手メーカーは、市場シェアを獲得するためにGaNおよびSiC技術の研究開発に多額の投資を行っています。InfineonやNavitas Semiconductorなどの企業は、将来のAIサーバーの高出力、高密度電源の需要を満たすために、すでにいくつかの高性能電源モジュールをリリースしています。今後数年間、市場では第3世代半導体に基づく電源技術のさらなる進歩が見られ、サーバー電源の全体的なパフォーマンスと信頼性がさらに向上します。

サーバー電源におけるサプライチェーンの課題と機会

第3世代半導体材料の需要が急速に高まる中、サーバー電源市場はサプライチェーンの課題に直面しています。GaNおよびSiCデバイスの原材料供給が逼迫しており、製造プロセスが複雑であるため、新製品の市場投入が遅れる可能性があります。しかし、これは戦略的協力と生産能力拡大への投資の機会でもあります。今後5年間で、世界の大手サーバー電源メーカーは第3世代半導体材料の量産を加速し、業界全体をより高い効率へと導くと予想されます。

結論：AI時代のサーバー電源の開発方向

AI時代には、サーバー電源の技術革新が重要です。GaNやSiCなどの第3世代半導体材料は、高電力密度と高効率の電源設計に新たな可能性をもたらします。AIアプリケーションが世界中で拡大し続けるにつれて、サーバー電源市場は成長を続けるでしょう。企業は、激しい競争市場で優位に立つために、第3世代半導体技術を積極的に採用することで、このトレンドを捉える必要があります。将来、サーバー電源はより高い電力密度とより高い効率に向かって発展し、データセンターの安定した運用を強力にサポートします。