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氮化鎵正在取代矽，並越來越多地用於需要更大功率密度和更高能源效率的應用中。作為提供不間斷連接的關鍵，許多數據核心依靠日益流行的半導體技術來提高能源效率和功率密度。 。
氮化鎵技術通常稱為 GaN，是一種寬帶隙半導體材料，越來越多地用於高壓應用。這些應用需要電源具有更高的功率密度、更高的能效、更高的開關頻率、更好的熱管理和更小的尺寸。除數據核心外，這些應用還包括 HVAC 系統、通信電源、光伏逆變器和筆記本電腦充電電源。
了解 GaN 如何突破功率密度和效率的界限。
德州儀器 (TI) GaN 產品線負責人 David Snook 表示：“氮化鎵是在各種應用中提高功率密度、改善電源系統和電源效率的關鍵一步。在設計中使用 GaN 的公司數量正在快速增長。降低功耗和提高效率優關重要。”
60 多年來，矽一直是半導體電源管理組件的基礎，這些組件可將交流電 (AC) 轉換為直流電 (DC)，然後根據從移動電話到工業機器人等各種應用的需求轉換直流電壓輸入。一件事就足夠了。隨著組件的改進和優化，矽的物理特性得到了很好的利用。如今，如果不增加尺寸，矽就無法在所需頻率下提供更多功率。
因此，在過去十年中，許多電路設計人員轉向使用 GaN，以在更小的空間內實現更高的功率。許多設計師對該技術未來創新的潛力充滿信心，主要是由於三個因素：
原因一：GaN已經發展。
作為半導體應用，氮化鎵雖然相對矽來說比較新，但已經發展多年，具有一定的可靠性。德州儀器 (TI) GaN 芯片已通過超過 4000 萬小時的可靠性測試。即使在數據核心等要求苛刻的應用中，其有效性也是顯而易見的。
David表示：“隨著消費者和企業對人工智能、雲計算和工業自動化等應用的數據量需求不斷增加，全球需要越來越多的數據核心。要力保數據核心能夠在不增加過多能耗的情況下上線，需要實現更高效的服務器電源，而GaN是實現此類電源的關鍵技術。”
理由2：使用GaN的系統級設計節省成本。
儘管目前 GaN 在芯片級上比矽更昂貴，但 GaN 帶來的整體系統成本優勢、效率和功率密度改進遠遠超過了初始投資的價值。例如，在 100 兆瓦數據核心使用基於 GaN 的電源管理系統可以在 10 年內節省 700 萬美元的能源成本，即使效率僅提高 0.8%。節省的能源足以為 80,000 個家庭（相當於一個小城市的大小）供電一年。
德州儀器 (TI) 電源設計服務部總經理羅伯特·泰勒 (Robert Taylor) 表示：“GaN 技術可以在更高的頻率下運行，這使得某些拓撲和架構能夠降低材料成本。” “得益於更高的工作頻率，工程師還可以在設計中選擇更小的附加元件，提供矽不支持的拓撲，從而使工程師能夠靈活地優化其電源設計。”
原因 3：通過集成提高性能和易用性。
GaN FET 需要專用柵極驅動器，這意味著需要額外的設計時間和精力。然而，德州儀器 (TI) 通過將柵極驅動器和一些保護功能集成到芯片中，簡化了 GaN 設計。
David 表示：“集成驅動器有助於提高性能並提供更高的功率密度和更高的開關頻率，從而提高效率並減小整體系統尺寸。集成提供了巨大的性能優勢，並簡化了使用 GaN 的設計，使設計人員能夠更大程度地利用這項技術。”
