数据中心能效限定值及能效等级

在服务器电源领域，国产碳化硅MOSFET逐渐崭露头角，其高效性能正在逐步取代传统超结MOSFET的地位。倾佳电子的杨茜对此趋势进行了深入解析。

杨茜坚信碳化硅模块将全面取代IGBT模块在电力电子应用中的地位，为电力电子行业带来更大的自主可控和产业升级机遇。她坚信碳化硅MOSFET的三个必然趋势：取代IGBT模块、取代单管以及650V碳化硅MOSFET单管全面取代SJ超结MOSFET和高压GaN器件的趋势。

关于高频高效与损耗优化方面，碳化硅的优势在于其强大的材料性能。它的临界击穿电场强度高达3MV/cm，是硅的十倍，使得碳化硅MOSFET的比导通电阻更低，尤其在高温下性能更加稳定。碳化硅的电子饱和漂移速度是硅的两倍，开关速度更快，开关损耗显著减少。

在散热和高温稳定性方面，碳化硅的热导率是硅的三倍，结合双面散热封装技术，能够在高温下稳定运行，降低散热系统复杂度，节省成本。而超结MOSFET在高温下易出现热失控问题，需要复杂的风冷或散热设计，增加了成本和故障风险。

在电能转换效率方面，碳化硅MOSFET通过零电压开关和零电流开关技术，将整机效率提升至钛金能效标准，相比超结方案有2%-3%的提升。这一优势在大型数据中心中尤为显著，能够节省大量的电费。

从全生命周期成本优化的角度看，国产碳化硅MOSFET的价格已经与超结器件持平甚至更低。采用碳化硅器件的服务器电源系统级成本因高频化而减少，整体BOM成本持平。长期运营中，效率提升带来的电费节省增强了产品竞争力。

本土供应链自主可控也是一个重要优势。国内已实现6英寸碳化硅衬底量产，器件成本持续下降。与此超结MOSFET的核心技术受到专利壁垒的限制。国产碳化硅MOSFET的封装和驱动技术也取得了突破，采用先进的封装工艺和驱动芯片技术，无需改板即可升级。

在“双碳”目标与能效标准升级的推动下，《数据中心能效限定值及能效等级》标准的实施以及ErP指令的推动，高效碳化硅方案正得到越来越广泛的普及。由于算力需求增长，电源需要支持更高功率密度，碳化硅成为唯一可行的选择。

头部服务器电源厂商已经展示了采用国产碳化硅MOSFET的示范效应。他们的产品效率高达98%，功率密度较上一代提升50%，适应了液冷超算中心的需求。随着更多头部厂商的加入，超结MOSFET的订单量逐年递减。

展望未来，碳化硅MOSFET在服务器电源领域的应用前景广阔。预计2025年后，8英寸SiC晶圆量产将推动成本再降30%，SiC MOSFET在服务器电源的渗透率有望超过80%。超结MOSFET将逐渐退守低端市场，而高性能电源领域将成为碳化硅的天下。