数据中心对当地贡献，浅析GaN的优势及对数据中心的影响

很多朋友对数据中心对当地贡献，浅析GaN的优势及对数据中心的影响不是很了解，每日小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

在我们的日常生活中，每天都会产生、存储和提供越来越多的数据，社交网络、在线视频、物联网设备和ADAS是这些数据的主要贡献者。以ADAS为例，数据存储咨询公司库格林联合公司预测，自动驾驶汽车每秒将产生GB的数据。

虽然我们完全依赖自动驾驶汽车技术还需要很长时间，但宝马、福特和丰田等汽车制造商已经规划好了如何管理和支持未来的数据中心。

与此同时，数据中心消耗了全球2%的电力，据预测，这一数字可能会达到5%。虽然它们比过去十年更加高效和节能，但仍然迫切需要采取措施来大大提高效率和降低能耗。GaN(氮化镓)电源转换技术为设计高效紧凑的服务器电源提供了最佳选择。其系统成本和节能优势可以使现有的数据中心处理更多的数据，这在一定程度上减少了建设新数据中心的需要。数据中心的效率

新兴应用包括物联网(工业物联网、万物互联等。)和可以产生万亿字节数据的自动驾驶汽车。它们通常会产生万亿字节的数据，这意味着新服务器的安装将呈指数级增长。同时，国家资源保护委员会(NDC)的研究表明，许多中小型企业和多租户数据中心实际上浪费了他们消耗的大部分能源。

因此，有必要提高服务器群的效率，以便最大限度地利用现有设施，并满足新的扩展项目的需要。

数据中心最大的成本是运行服务器的功耗，可能高达总成本的40%，但通常这部分功耗大约有5-10%被浪费掉了。此外，到2020年，数据中心的能耗预计将增加到每年约1400亿千瓦时，这将需要17座新电厂，年产量相当于美国企业130亿美元的电费，并产生近1.5亿公吨的碳排放。

使用GaN代替si晶体管的电源设计的发展已经将这种能源使用预测降低了几个百分点。除了节能优势之外，这些技术的进步还可以使越来越少的数据中心使用越来越小的电源，如图1所示。

GaN Systems首席执行官吉姆威瑟姆(Jim Witham)在一次关于数据中心效率的讨论中解释了节省空间的好处：“如果你能让服务器功率更小，你就可以使用更少的空间进行功率转换，并将更多的服务器放在相同的空间中。如果在相同的空间中放置更多的服务器，就可以更好地利用资产。对于数据中心管理者来说，他们每平方米的容量会增加很多。

我们已经看到数据中心增加了10倍，您也可以推迟实际花钱建设新的数据中心(通过使用更高效的电源)。"

图一。使用GaN来改进电源系统意味着更多的机架空间。GaN的优势

在当今的数据中心，典型的最先进的服务器能效徘徊在96%左右。增加这一数字通常涉及优化控制方法、拓扑和磁性元件，但进一步提高效率的最接近的解决方案是从传统的Si器件改为GaN。例如，使用硅MOSFET技术的典型电源具有94-96%的效率。一半的功率损耗发生在功率因数校正(PFC)阶段，另一半消耗在电源的功率转换部分。

基于最先进MOSFET的工业标准半无桥PFC的效率高达97.5%。相比之下，由于GaN器件的固有特性，可以使用更先进的图腾柱拓扑PFC，仅用1%的功耗就可以实现这一关键功能。图腾柱设计还减少了30%的组件总数，如图2所示。

图二。与Si MOSFET相比，GaN桥接技术具有相当大的效率优势。电源制造商采用GaN器件的挑战和回报是实现更快的开关元件。因为功率转换系统的低效大部分是由“开关损耗”引起的，所以GaN器件相对于开关速度慢的MOSFET具有效率优势。此外，更高的开关速度大大减小了磁性元件和电容性电路元件的尺寸。GaN设备对数据中心的影响

数据中心的能耗是电力损耗和冷却的复杂组合。在典型的数据中心中，电流从电网输送到单台服务器的微处理器时，需要经过多次功率转换，由于转换效率低，大约会损失30%的功率。这种能量产生的所有热量都必须被移除，以保持数据中心正常运行。图3。GaN可以将数据中心的整体效率提高到84%。

GaN器件用于将交流电转换为DC，然后转换负载的DC电压，可以将Si器件的整体效率从77%提高到近84%，如图3所示。根据一级数据中心运营商GaN Systems的研究，GaN设备可以降低每个机架的能源成本超过2300美元，节省运营成本超过2.4亿美元。

如果运营商的功率密度增加超过25%，将增加14亿美元的服务器和存储收入机会，而推迟数据中心的建设将推迟近11亿美元的资本支出。

结论即将到来的大量数据推动了对可扩展、高效和灵活的数据中心基础架构的需求。使用GaN器件的电源系统可以提供更高的功率转换效率。对这种高性能技术的投资意味着通过创建更小、更轻、更低成本和更高效的电力系统来提高能源和空间效率。GaN技术将使数据中心运营商不仅能够重新想象自己的业务，而且能够在改变能源和数据相关的世界方面发挥作用。

以上知识分享希望能够帮助到大家！