宽禁带半导体如何接住算力时代的性能考题？

8月26日，由PCIM Asia Shenzhen 2026与半导体行业观察联合主办的专题论坛《破局与共生：宽禁带半导体引领功率电子产业升级与智能应用革新》在深圳国际会展中心（宝安新馆）举行，聚焦"算力内卷时代功率半导体性能瓶颈如何破局"这一命题。

传统硅基功率器件已触及物理极限，高压高频工况下稳定性不足，成为制约AI算力基建与高端电源迭代升级的重要因素。以SiC、GaN为代表的第三代宽禁带半导体，正成为承接算力时代增量市场需求的关键技术载体。

论坛首场报告由士兰微功率器件AI行业总监王坤带来，演讲主题为《“AI智驱，芯向未来”变革浪潮下士兰创新智造芯征程》。王坤从AI产业演进切入，指出当前AI产业正从内容生成的"Chat"范式，向着承担实体任务的“Act”具身智能方向演进，算力需求每3-4个月翻番，增速远超摩尔定律。据IDC预测，到2027年推理算力在整体智能算力中的占比将突破70%。算力竞争本质是数据中心竞争，麦肯锡报告预测2025-2030年全球AIDC总投资将达5.2万亿美元，单机柜功率增长超30倍。算电协同已经被纳入“十五五”相关规划，数据中心PUE也成为行业硬性考核指标。

在王坤看来，算力与电力是AI发展的一体两面，功率半导体正是算电协同的核心枢纽。依托自身IDM全产业链平台优势，士兰微打造出“从电网到核心”的完整解决方案，产品覆盖SST固态变压器、HVDC高压直流链路、PSU电源、板级降压、热插拔保护、VRM核心供电全应用节点，适配行业正在普及的800Vdc高压直流母线架构。他同时强调，AI算力场景的竞争，不是单一器件的性能对抗，而是整套系统综合能力的比拼。

承接算力产业宏观研判，AI原生云计算专家张晟彬发表题为《硅基世界的源知》的主题分享。他提出“硅基世界的源知”这一概念，将硅基数字体系拆解为物理基石、智能规则、互联架构、演进引擎四大组成模块。张晟彬表示，算力已经成为人工智能时代的“数字石油”，海外科技巨头以千亿级规模的投资、并购布局，争夺全球算力产业的主导权，英伟达200亿美元收购Groq、OpenAI斥资超200亿美元采购Cerebras芯片、Google与Marvell达成122亿美元定制芯片合作，都是行业典型案例。

算力行业的竞争焦点已经发生转移，不再单纯追求芯片峰值算力，而是更加看重能效比、单位Token成本以及业务实际吞吐量。Token实现了AI能力的标准化计量，也进一步推动MaaS服务、私有化部署、AI Agent等商业化路径落地。与此同时，全球半导体产业承受多重压力，地缘博弈、HBM产能缺口、算力运营成本居高不下等问题亟待破解，存算一体、光子计算等创新算力技术，为行业突破现有性能瓶颈提供新方向。

视角从产业大势下沉到器件技术本身，至信微电子销售总监沈斌分享《SiC JFET赋能AI时代发展》。他介绍，在AI数据中心的完整供电链路中，从园区配电、机房机柜再到机架PSU电源，SiC器件已经承担核心开关功能；2024-2033年全球云AI市场复合增长率可达34.1%，预计2033年市场规模将达到1117.1亿美元。

对比技术路线差异，传统SiC MOSFET的损耗主要来源于沟道电阻，而SiC JFET没有MOS沟道电阻、去除栅氧化层结构，同等芯片尺寸条件下导通电阻表现更优。本次论坛介绍的Cascode级联架构SiC JFET，由SiC JFET与低压常关硅MOS组合而成，支持0V关断，兼容通用硅器件栅极驱动，无需额外设计负压驱动电路。在ZVS-LLC软开关工况下器件几乎不存在开通损耗，极低的关断损耗Eoff让它成为LLC原边的优选器件；应用于固态直流断路器时，能够实现微秒级故障电流切断，规避TDDB失效风险。沈斌也特别提醒，采用SiCJFET方案需要充分评估器件短路耐受能力，面对高速dv/dt带来的应力，外围配套保护器件不可或缺。

作为国资背景碳化硅芯片企业，至信微已完成200余款碳化硅产品布局，芯片良率稳定90%以上，通过ISO9001、AEC-Q101认证，可对外供应裸晶圆，也提供TO-220等标准封装成品，方便客户快速开发。

系统可靠性是宽禁带器件大规模落地无法回避的课题，晟驰微电子产品技术总监田伟华围绕《半导体功率器件的全域保护》进行分享。他指出，随着SiC、GaN器件大规模落地后开关速度显著提升，dv/dt应力加剧，栅极过压、浪涌冲击、静电损伤成为宽禁带器件失效的高频诱因，全域防护成为功率系统设计的刚需。

依托自有5寸FAB IDM产线，晟驰微开发了平直钳位TVS、单芯片非对称电压TVS等多款特色保护器件。其中单芯片非对称电压TVS针对SiC MOS栅极正负驱动工况，单芯片替代两颗分立器件，减少BOM物料、降低PCB寄生电感；平直钳位TVS将钳位-击穿电压偏差控制在+6%，优于常规TVS约29%的超压幅度。

田伟华提出，功率系统防护需要覆盖电源侧、功率器件侧、信号侧三大维度。电源侧场景中，TSS+MOV组合经过多次浪涌冲击后漏电性能几乎不会劣化；功率器件侧，针对SiC MOS栅极防护、IGBT关断尖峰抑制可选取对应器件实现保护；信号侧面对CAN、RS-485工业总线，依靠低电容ESD器件，兼顾浪涌防护能力与信号完整性。他呼吁整机厂商在项目早期就联动保护器件企业，共同定义器件规格、共建可靠性测试标准，缩短国产器件的验证与导入周期。

论坛最后，镓未来科技IP与技术合作总监张大江带来《GaN器件赋能12kW PSU：高效率、高功率密度的实现路径》，展示GaN器件在大功率电源场景的完整工程实践成果。该项目面向OCP ORV3.0机架电源标准完成EVT样机开发，输入电压180-305Vac，额定输出功率12kW（49-50V/245A），目标峰值效率超过97.5%，需要满足20ms掉电保持，以及150%负载维持50ms的动态功率要求，功率密度目标大于90W/in³。

样机采用三相交错TTP PFC+DC-bus Baby Buck-Boost（BBB）+三相交错LLC拓扑，BBB架构是方案的核心创新点。传统方案想要实现20ms掉电保持，需要配置10120μF电解电容，仅电容就占据电源34%的体积；引入BBB主动能量管理架构后，电解电容需求量缩减至原来的三分之一。实测数据显示，277Vac输入、12kW满载工况下，整机效率可达97.3%。张大江表示，GaN器件凭借极低的反向恢复电荷，可以有效降低高频开关损耗，缩小磁性元器件体积；但高频工作产生的电压尖峰依旧会造成器件不可逆损坏，保护器件必须纳入前期拓扑与硬件设计环节。

从场景到器件共探破局之道

推荐阅读