漢磊開發SiC平台新技術、強茂抗干擾與耐壓解決方案…

ＡＩ伺服器功耗飆升，供電架構正朝800VDC邁進以降低損耗，升級趨勢帶動碳化矽與氮化鎵需求，台灣功率半導體鏈迎來全新成長賽道。

文●吳旻蓁

當ＡＩ訓練叢集從數萬張ＧＰＵ擴大到數十萬、甚至百萬張規模時，「電力供應、配電效率、散熱」就從配角變成了決定成敗的關鍵。隨著ＡＩ運算力不斷突破，單一機架（Rack）的功率密度翻倍攀升，傳統以48V/54V低電壓、大電流為主的供電架構，在面臨顯著的線路銅耗、散熱瓶頸以及轉換效率遞減時，已逐漸無法滿足資料中心的能源經濟效益。根據焦耳定律，傳輸損耗與電流的平方成正比，在維持低電壓運行的前提下，動輒數千安培的龐大電流不僅會導致母線排（Busbar）與連接線纜的銅耗急遽攀升，其產生的廢熱更大幅加重了散熱系統的負擔，嚴重壓縮整體能源使用效率（ＰＵＥ）。

為此，Nvidia於新一代伺服器設計中大力推進800 VDC高壓直流供電架構，其核心邏輯在於藉由拉高電壓來等比降低電流，進而縮減線材截面積、減少傳輸損耗，並大幅簡化從電網到ＧＰＵ之間的電壓轉換階層。然而，在這種高壓運行環境中，傳統矽基（Si）功率元件受限於材料能隙較窄的物理極限，難以同時兼顧高耐壓、低導通電阻與高頻切換等要求。


▲隨著AI伺服器供電規格向800VDC躍升，具備寬能隙特性的碳化矽與氮化鎵，成為AI資料中心重要戰略物資。ＡＩ繪圖
800 VDC帶動寬能隙需求

因此，具備寬能隙特性的碳化矽（SiC）與氮化鎵（GaN）成為800 VDC架構落地的關鍵之一。碳化矽主要負責前端高壓輸入階段的整流與功率轉換，而氮化鎵及周邊搭配的高階功率ＩＣ，則在後段降壓及高頻驅動環節發揮效能。兩者的協同運作，不僅縮減了電源模組的體積，也實質提升了整體的能源使用效率。對此，法人就預估，在電動車800V高壓平台與ＡＩ資料中心能源密度需求的帶動下，預期碳化矽與氮化鎵市場年複合成長率（CAGR）將達二四至二六％。

台灣功率半導體產業過去主要集中於低至中壓矽基MOSFET、二極體等分離式元件；近年隨電動車、再生能源、工業電源及高效能運算等高功率應用需求成長，業者逐步向SiC、GaN等寬能隙半導體布局。目前國內已形成涵蓋SiC長晶與基板、磊晶、晶圓代工與元件製造，以及封裝測試、驅動與電源管理ＩＣ、模組與系統應用等環節的供應鏈布局。

其中，在晶圓製造端，漢磊（3707）是國內少數具備碳化矽功率元件晶圓代工能力的業者，目前已建立四吋、六吋碳化矽製程平台，產品涵蓋蕭特基二極體（SBD）及MOSFET，並持續推進新一代碳化矽MOSFET製程。此外，漢磊與世界合作建置的八吋碳化矽新產線，試產驗證順利進行中，預計將於今年下半年邁入商業化量產。漢磊也持續開發新一代的SiC平台技術，可有效提升元件效能並優化晶粒面積，除了能降低目前六吋製程的成本、提升技術競爭力外，更將成為未來營運成長動能的重要基石。