1002　AIが電源設計の革新を牽引　GaN導入、停滞から前進へ

電源供給装置（PSU）において窒化ガリウム（GaN）技術の潜在力を最大限に発揮するためには、PSUの設計そのものや多くの受動部品を大幅に刷新する必要がある。新たなトポロジーや部品の採用はPSUの安定動作に不確実性をもたらす可能性があるため、メーカーはこれまで慎重な姿勢を維持してきた。しかし、大電力を必要とするAIサーバーの登場により、PSUメーカーは本格的な挑戦に踏み切る決断を迫られている。

近年、窒化ガリウム（GaN）と炭化ケイ素（SiC）といったワイドバンドギャップ材料の普及は、電源産業における最も注目すべき動向の一つとなっている。なかでも、GaNは高周波特性に優れ、理論上きわめて小型かつ高電力密度の電源設計を可能にする。この特性を生かし、モバイルバッテリーやノートPC用電源といったサイズ制約の厳しい製品分野では、すでにGaN部品の導入が進んでいる。電力需要が極めて大きいAIサーバー用電源においても、同等の特性を活用し、サイズを維持しつつGPU向けにより大きな出力を供給することが期待されている。

しかし、現状ではGaNパワーデバイスを十分に活かすための対応トポロジーや受動部品が整備されておらず、その潜在能力は完全には発揮されていない。現在の多くのGaNパワーデバイスのスイッチング周波数は数MHz程度に留まり、理論的限界には大きな隔たりがある。さらなる高周波化を実現するには、新たなトポロジーや適合する磁性材料との組み合わせが不可欠であり、さもなければ電力変換効率が逆に低下してしまう。

これは電源メーカーにとって大きな挑戦である。長年にわたり実戦で検証されてきた従来のトポロジーや受動部品は高い信頼性と安定性を有している一方、新規トポロジーの導入には新たな不確実性が伴い、多大なリソースと時間を投じた検証が必要となる。そのため、十分な理由がなければメーカーは安易にリスクを取ろうとはしない。だが、AIサーバー向けに急速に高まる電源需要こそが、電源メーカーをして「快適圏」から踏み出させる最大の原動力となっている。

感謝以下続。。。AI促成電源設計革命　GaN導入不再卡關