Scaling Law的下一个:Power Scaling
Blackwell之后,AI服务器进入Power Scaling阶段。单GPU持续提升功耗,Rack正从几十kW快速迈向100kW、200kW,未来甚至可能达到300-500kW。未来几年,Power的重要性将持续提升。
目前市场普遍预计,Vera Rubin继续采用高性能SiC Rectifier,Rubin Ultra则有望进一步演进至Solid State Transformer(SST)架构。SST尚未得到官方确认,但整个产业已经开始围绕MVDC、中压供电以及高密度Power Architecture进行布局。真正重要的不是Rectifier还是SST,而是两条路线最终都指向同一个底层技术——SiC。
Rectifier完成AC/DC转换,SST进一步集成变压、隔离、双向功率流以及数字控制,更接近整个供电系统的平台升级。随着Rack功率不断提升,铜耗、转换损失以及动态响应开始成为新的约束,SST正是围绕这些问题演进。
SiC的重要性是,无论最终采用Rectifier还是SST,高压、高频、高效率的功率开关几乎都离不开SiC。
相比传统硅器件,SiC拥有更低的导通损耗、更低的开关损耗、更高的耐压能力以及更高的工作频率。当供电电压进入800V以上、单机柜功率进入数百kW之后,这些优势开始持续放大。
GaN和SiC经常被放在一起讨论,但它们解决的是不同的问题。SiC商业化的主流器件是SiC MOSFET,GaN商业化的主流器件则是GaN HEMT。未来最有可能形成明确分工:中压、高压、大功率转换采用SiC,板级、高频DC/DC转换采用GaN。两条路线长期更可能协同发展。
SiC份额提升,也意味着传统硅功率器件开始重新定位。目前硅功率器件主要包括IGBT以及Super Junction MOSFET。IGBT适合极高电压、大电流场景,目前仍广泛应用于轨交、工业驱动以及风电。Super Junction MOSFET通过超结结构显著降低导通电阻,长期成为服务器电源和工业电源的主流方案。
几十kW服务器时代,Super Junction MOSFET已经足够优秀。数百kW AI Rack时代,高压、高频、高效率开始成为新的优化目标,SiC逐渐进入价值量最高的供电环节。
AI数据中心的SiC需求更多取决于算力需求、电力基础设施以及Hyperscaler CapEx。这意味着行业周期可能比过去单纯依靠汽车市场更加稳定。
如果这一趋势继续发展,受益的将不仅仅是SiC器件公司。目前全球主要供应商包括Infineon、ON Semiconductor、STMicro、ROHM以及Wolfspeed。除Wolfspeed之外,大多数都是IDM。同一座Fab通常同时生产Si MOSFET、IGBT、模拟芯片以及SiC器件。
另一个重点是制造端。SiC虽然需要外延、高温退火等特殊工艺,但大量设备仍然沿用成熟制程平台,包括光刻、刻蚀、薄膜、CMP以及测试。未来如果8英寸SiC进入持续扩产周期,受益范围将进一步扩展到成熟制程设备、SiC外延设备以及衬底供应商,而不仅仅局限于器件企业。
接下来,值得持续跟踪的领先包括:NVIDIA是否正式导入SST,Hyperscaler是否开始部署MVDC,Vertiv、Delta、Schneider、Eaton是否推出下一代AI供电架构,Infineon、ON、ST是否开始单独披露AI数据中心收入,全球8英寸SiC Fab是否进入新一轮资本开支周期。
这些信号比短期销量更加重要。
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