SiC MOSFETがどのようにAIデータセンターの電力変換効率を向上させるのか？

今日ではあらゆるものがクラウドに保存されていますが、クラウドは一体どこにあるのでしょうか？

その答えはデータセンターです。写真、動画、その他のメディアデータに対する尽きることのない需要により、データセンター業界は活況を呈しています。

国際エネルギー機関(IEA)によると¹⁾、人工知能(AI)分野の爆発的な成長により、データセンターの電力需要が大幅に増加しており、2022年から2025年までの3年間で電力消費量が2倍以上に増加すると予想されています。コスト増に加え、老朽化した電力インフラへの負荷も深刻化しています。その電力インフラはすでに限界に達しており、新たな投資が必要となっています。

データセンターの電力使用量の急増は、ネットゼロを目指す中で、電力を効率的に変換してコスト削減と温室効果ガス排出量の削減を実現するパワー半導体の需要拡大につながります。また、システム全体のコスト削減と小型化を実現する電力システムを求める動きも続いています。

データセンターにとって冷却もまた大きな問題であり、現在、ほとんどのデータセンターでは電力使用量の40％以上を占めていると推定されます²⁾。実際、電源の効率について語る場合、無駄になるエネルギーは単に熱として放散され、データセンターの空調システムで除去する必要があります。したがって、電力変換の効率が向上すると発熱が減少し、冷却にかかる電気代も減ります。

データセンターにおけるAC-DC変換の要件

データセンターの電力システムに具体的に何が必要なのか、また、コンポーネントベンダーがこれらの課題にどのように対応しているかについて、もう少し詳しく見ていきましょう。

データセンター内の電力密度は急速に高まっており、電源ユニット(PSU)のベンダーは、標準的な1Uラックに最大の電力能力を詰め込むよう取り組んでいます(図1)。わずか10年ほど前には、ラックあたりの平均密度は4～5kW程度でしたが、今日のAmazon、Microsoft、Facebookなどのハイパースケールクラウド企業は、一般的にラックあたり20～30kWを想定しています。一部の専門システムでは、さらに厳しく、ラックあたり100kW以上を義務付けているところもあります³。