2025年12月4日，九峰山實(shí)驗(yàn)室宣布了一項(xiàng)重大的科技突破——氮化鎵電源模塊的研發(fā)成功。該電源模塊只有拇指大小，100萬(wàn)個(gè)指甲蓋大小的“黑盒子”，裝入一座容量1吉瓦（10億瓦）的超大型AI算力中心機(jī)柜里，一年可省近3億度電，約合2.4億元電費(fèi)。
圖片來(lái)源：中國(guó)光谷
團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人李思超博士說(shuō)，該成果目前已完成概念驗(yàn)證，即將開始中試驗(yàn)證，預(yù)計(jì)3-5年內(nèi)量產(chǎn)，屆時(shí)可滿足千億級(jí)市場(chǎng)需求。
1、吉瓦級(jí)算力爆發(fā)式增長(zhǎng)，AI數(shù)據(jù)中心能耗缺口凸顯
當(dāng)下AI算力中心是典型的“以電換算”模式，1座1吉瓦AI算力中心一年用電量達(dá)87.6億度，相當(dāng)于一座大型核電站的滿負(fù)荷發(fā)電量。其中負(fù)責(zé)將高壓電轉(zhuǎn)換為XPU（專用處理器）所需低壓電的電源模塊，年耗電量就有10億度，占中心總用電量的11%，是能耗占比極高的核心部件。
未來(lái)算力中心的能耗壓力正以“吉瓦級(jí)”為單位持續(xù)攀升，全球科技巨頭與國(guó)家層面的算力基建布局，更直觀印證了能耗問(wèn)題的緊迫性，節(jié)能已成為算力產(chǎn)業(yè)不可回避的核心訴求。
谷歌與AI獨(dú)角獸Anthropic在2025年10月達(dá)成數(shù)百億美元算力合作，明確配套1吉瓦電力容量，為百萬(wàn)個(gè)TPU芯片提供算力支撐，僅這一單一合作項(xiàng)目的能耗就相當(dāng)于一座大型核電站的供電規(guī)模。
OpenAI更是密集布局超大型算力集群，與博通、AMD分別推進(jìn)兩項(xiàng)10吉瓦級(jí)定制算力項(xiàng)目，疊加與甲骨文、軟銀聯(lián)合打造的8吉瓦“星際之門”算力園區(qū)，僅其公開披露的項(xiàng)目總能耗就已突破28吉瓦，相當(dāng)于紐約市峰值用電規(guī)模的兩倍以上。
但此前算力中心電源模塊多采用硅基芯片，這種傳統(tǒng)方案存在明顯短板。一方面電能轉(zhuǎn)換過(guò)程中損耗高，造成大量電力浪費(fèi)；另一方面硅基模塊體積較大，不利于算力機(jī)柜的高密度部署，且長(zhǎng)期使用下來(lái)綜合成本也居高不下。
02、氮化鎵技術(shù)“降電革命”，破解吉瓦級(jí)算力能耗困局
氮化鎵作為新一代半導(dǎo)體材料，具有更高的電子遷移率和耐壓特性。將其制成硅基氮化鎵芯片裝入電源模塊后，電能轉(zhuǎn)換損耗能降低30%，這正是該模塊實(shí)現(xiàn)大幅節(jié)能的核心原因。同時(shí)，氮化鎵材料的特性還能讓模塊體積縮小30%，既節(jié)省機(jī)柜空間，又能適配算力中心高密度部署需求。
為了搶占未來(lái)的產(chǎn)業(yè)技術(shù)制高點(diǎn)，九峰山實(shí)驗(yàn)室在今年初組建了一支由李思超博士領(lǐng)導(dǎo)的跨部門攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，專注于氮化鎵電源模塊的研發(fā)。盡管氮化鎵半導(dǎo)體工藝復(fù)雜，涉及上千道工序，且加工精度要求達(dá)到納米級(jí)別，但實(shí)驗(yàn)室的7名博士經(jīng)過(guò)數(shù)百輪測(cè)試與優(yōu)化，成功實(shí)現(xiàn)了氮化鎵全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)的閉環(huán)。
圖片來(lái)源：中國(guó)光谷
目前，九峰山實(shí)驗(yàn)室已與多家國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)中心電源廠商達(dá)成合作，承接商業(yè)訂單規(guī)模超過(guò)千萬(wàn)元。此外，實(shí)驗(yàn)室還與光谷國(guó)資平臺(tái)合作，成功孵化了8家化合物半導(dǎo)體相關(guān)企業(yè)，推動(dòng)前沿技術(shù)成果的轉(zhuǎn)化與應(yīng)用。該氮化鎵電源模塊預(yù)計(jì)將滿足千億級(jí)市場(chǎng)需求，隨著全球AI算力中心的擴(kuò)張，電源模塊市場(chǎng)潛力巨大。
（集邦化合物半導(dǎo)體 金水 整理）
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