整理包/傳輝達最新晶片擬採用、臺積電也搶進 SiC 讓傳統電源廠的新世代來了?
輝達因應AI算力大進化,功率需求飆升,啓動「電力大革命」,要把AI伺服器晶片輸出電壓從目前的54V大幅拉高至800V。路透
輝達因應AI算力大進化,功率需求飆升,啓動「電力大革命」,要把AI伺服器晶片輸出電壓從目前的54V大幅拉高至800V,未來更將利用SiC元件升級電力系統,打造效能更高的伺服器機櫃,對此,《經濟日報》也整理相關資訊,帶讀者一起了解SiC到底是什麼?對電力系統有何貢獻?又有哪些臺廠供應鏈將受惠?
碳化矽(SiC;Silicon Carbide),是一種由矽(Si)與碳(C)化合而成的化合物半導體「材料」。不僅能隙比矽還要來得更寬,同時,還能耐得住超過200度的高溫,以及高耐壓,並能夠在高電壓環境下穩定運作,再加上散熱性能佳,適合高功率應用,並能提升電力轉換效率。
而SiC製造電壓、電力系統元件並非新技術,過去就長期被用於5G 通訊、電動車(EV)與充電樁的電源模組與逆變器,提升續航力與能源效率,或是,再生能源風電、太陽能的逆變器,甚至是工業設備用於高壓電源供應、伺服馬達控制等場合。
外傳輝達(NVIDIA)Rubin新一代處理器計劃傳出將矽中介層材料升級爲碳化矽。 路透
外傳輝達(NVIDIA)Rubin新一代處理器計劃傳出將矽中介層材料升級爲碳化矽,輝達正在施行「電源革命」,致力於推動 800V 高壓直流(HVDC)資料中心架構,並預計於2027年達成全面量產。
輝達創辦人、執行長黃仁勳曾表示,AI伺服器的電力消耗將從原本的千瓦(KW)級別,躍升至100萬瓦(MW)級別,等同於未來的電力需求將暴增近100倍。
同時,現今普遍的傳統 54V 架構,在銅耗、空間與轉換效率上已接近極限,伺服器機櫃若仍維持傳統的配電與電壓系統,產生的多重整流、降壓等現象,會帶來可觀損耗與散熱負擔。
而未來這種高壓、快速開關的電力環境,就需要透過SiC等寬能隙器件,才能把效率與功率密度拉上去。輝達今(2025)年 5月起,就先後與 Infineon、onsemi、Navitas 公開合作,明確指向 800V HVDC與SiC器件的導入。
不過,在伺服器機櫃中導入更符合高壓、耐熱度更高的SiC材料與元件,也並非完全的取代原本晶片內的矽材料,簡單區分,有關於晶片本身的封裝、CPU、GPU等設計製造技術仍須倚靠矽材料;而伺服器機櫃的架構串聯,則因效能提升,而轉需仰賴更高階的SiC材料所打造的高壓電力系統,才得以負荷。
雖然SiC對於更高階伺服器機櫃來說無疑是一大助力,但在過去幾年裡除了本身的高成本外,由於晶片設計、伺服器串聯所需的電壓要求並不高,過去的資料中心與機櫃電力架構、設計與供應鏈,仍處在54V/48V 機櫃供電的「低level」階段,讓「高level」的SiC優勢難完全發揮,在架構設計上也不匹配。
此外,SiC能在在高溫高壓中產生更穩定的電阻與更低的耗損,然而,SiC元件卻也會放大部分部分負面效應,進而產生「Bug」,再加上SiC元件比起低壓等電力系統,需要有更精細、謹慎的佈線與設計,讓電力系統的控制、安規驗證相對的也變得更復雜與困難。
而SiC元件的導入,也意味着電力系統跟着升級,像是輝達的800V HVDC資料中心架構,這不單單只是一項元件或是櫃設計的改變,而是「整條供應鏈」都需跟着提升作因應,影響程度相對也變大。
臺達電大啖輝達電源升級商機。聯合報系資料照
如今,SiC 成爲電源廠的「關鍵材料升級」。電源廠把 SiC 功率元件(MOSFET/二極體)導入伺服器/資料中心的電源供應器(PSU)與高壓直流(HVDC)配電模組,技術的專業就顯得相當重要。
當中,又以有「下一座護國神山」的臺達電(2308)最爲顯眼,臺達電過去就已在2025 Computex 展示 800V HVDC 整櫃電源解決方案,符合輝達資料中心方向,公司也強調產品從「電網到晶片端」的能效提升,不僅出現在供應鏈中,也預期將成爲輝達升級電源系統下最直接、最大的受惠臺廠之一。
而另一家有與輝達合作展示 GB200/GB300 及 Rubin 系統的機櫃電源與液冷方案的光寶科(2301),被譽爲電源雙雄,另還有康舒(6282)、全漢(3015)後市也都可期。
輝達新世代AI伺服器 電源雙雄搶商機
在SiC 功率半導體制程上,漢磊(3707)、嘉晶(3016)皆擁有 第4代SiC平面型MOSFET製程平臺技術,環球晶(6488)則有SiC晶圓技術,就是衝着AI電源等應用而去,有望成爲未來供應要角之一。
此外,包含臺積電、鴻海、廣達、緯創、英業達、緯穎、日月光等AI晶片代工製造、先進製程、測試、伺服器組裝等大廠,或是散熱廠如奇𬭎、雙鴻等,老AI們也有望跟着同樂。
(資料來源: 記者劉芳妙、朱曼寧)
延伸閱讀
輝達電力大革命公佈18傢伙伴 臺達電、光寶大咬商機
臺達電、光寶入列輝達電力大革命軍團 佈局 AI 各顯身手
800V 時代來了!輝達新世代晶片「像火車變高鐵」 HVDC 與固態變壓器需求成爲新動能