Giriş yap

SiC ve GaN: Veri Merkezi Güç Kaynaklarında Verimlilik

362 kelime3 dk okuma

Silikon karbür ve galyum nitür gibi geniş bant aralıklı yarı iletkenler, yüksek gerilim ve sıcaklıkta daha az kayıp ile çalıştıkları için veri merkezi güç kaynaklarında silikonun verimlilik tavanını aşmayı hedefler.

Silikonun sınırı

Silikon anahtarlama elemanları uzun süre verimliliğin sınırlarına yakın çalıştı. Anahtarlama sırasında oluşan kayıplar, sistemin toplam enerji tüketiminin önemli bir kısmını oluşturuyor.

Veri merkezlerinde bu oran büyük. Binlerce sunucuyu besleyen bir güç katmanındaki küçük verim kaybı, işletme maliyetinde görünür bir farka dönüşüyor.

Geniş bant aralığı ne sağlıyor?

Geniş bant aralıklı malzemeler, uygulanan elektrik alanında daha yüksek kırılma gerilimine dayanabilir. Bu, daha yüksek gerilimde daha az kayıpla çalışmayı mümkün kılar.

Ayrıca daha yüksek taşıma yetenekleri sayesinde daha küçük paketlerde yüksek akım taşınabilir. Bu da güç yoğunluğunu artırıyor.

SiC ve GaN farkı

Silikon karbür, yüksek gerilimli ve yüksek güçlü uygulamalarda öne çıkar. Elektrikli araç şarjı, yenilenebilir enerji ve büyük güç dönüştürücüleri tipik kullanım alanlarıdır.

Galyum nitür ise düşük gerilimde çok yüksek frekansta çalışabilme yeteneğiyle ayrışır. Hızlı anahtarlama gerektiren sunucu güç kaynaklarında ve hızlı şarj uygulamalarında kullanılıyor.

Güç mimarisine etkisi

Verimli anahtarlama elemanları, veri merkezi güç mimarisinde daha yüksek bir gerilim seviyesine geçmeyi mümkün kılıyor. Bu, taşıma kaybını düşürüyor.

Ayrıca daha küçük güç katmanları, sunucu başına daha fazla kapasite yerleştirilmesine izin veriyor. Alan sınırı, yüksek yoğunluklu tasarımlarda belirleyici olduğu için bu kazanç önemli.

Kalan zorluklar

Bu malzemelerin üretimi silikondan daha pahalı ve zordur. Kristal büyütme, epitaksi ve bağlama süreçleri hâlâ olgunlaşma aşamasında.

Ayrıca devre tasarımı, bu malzemelerin karakteristiklerine göre yeniden yapılmalıdır. Mevcut tasarım araçları ve güvenlik standartlarının uyarlanması zaman alıyor.

  • Silikon, verimlilik açısından daralan bir sektör sunuyor
  • Geniş bant aralığı, yüksek gerilimde kayıpları azaltıyor
  • SiC yüksek güç, GaN yüksek frekans tarafında öne çıkıyor
  • Üretim maliyeti ve tasarım uyarlaması hâlâ engeller

Sık sorulan sorular

Neden silikon yerine SiC ve GaN kullanılıyor?

Her ikisi de yüksek kırılma gerilimi ve taşıma yeteneğine sahiptir. Bu, aynı güç seviyesinde daha az kayıp ve daha küçük bileşenler demektir; verimlilik kaybı enerji olarak doğrudan maliyete dönüşür.

Veri merkezleri için neden önemli?

Veri merkezleri çok sayıda sunucuyu besleyen güç katmanları kullanıyor. Buradaki küçük verim kaybı, devasa sayıda sunucuda büyük miktarlarda enerji ve maliyete dönüşüyor.

En büyük engel nedir?

Üretim maliyeti ve zorluğu. Kristal büyütme ve bağlama süreçleri silikondan daha pahalı ve verimli değil. Bu, yaygın kullanımın önündeki başlıca engel.

GaN telefon şarjında neden kullanılıyor?

GaN yüksek frekansta anahtarlanabildiği için daha küçük ve hafif şarj adaptörleri mümkün olur. Aynı özellik veri merkezi güç kaynaklarında da değerlidir.

Kaynakça

  1. Silikon karbürWikipedia
  2. Galyum nitürWikipedia
  3. Geniş bant aralıklı yarı iletkenlerWikipedia
  4. Güç elektroniğiWikipedia
  5. Veri merkezi enerji tüketimiWikipedia

Bu konuyla ilgili haberler