生成式AI軍備競賽全面推升資料中心功耗極限，傳統矽基電源供應方案已難以負荷超高密度散熱與電能轉換需求。《datacenterdynamics》報導隨著晶片龍頭輝達（Nvidia）宣布將自2027年起推動伺服器架構轉向800伏特直流電（800VDC），以支援功耗超過1MW（百萬瓦）的超大型運算機架，第三代半導體材料「氮化鎵」（GaN）正式被推上舞台中央。半導體巨擘與產業專家一致預期，2026至2027年GaN將正式走出手機與快充配件的利基市場，迎來進軍伺服器電源供應的爆發期。
寬能隙優勢化解散熱痛點 AI機架非GaN不可
氮化鎵屬於寬能隙（Wide-bandgap）半導體材料，具備極高的電子移動速度與耐高壓特性。相較於傳統矽（Si）或碳化矽（SiC），GaN在開關切換時的能量損耗大幅降低，可承受更高工作頻率，進而顯著縮小電源轉換模組的物理體積並減少廢熱排放。
全球功率半導體大廠安森美（Onsemi）氮化鎵事業部副總裁Antoine Jalabert直言，過去十餘年業界不斷喊出GaN將導入伺服器與電信領域，最終卻意外在消費級充電器放量；然而，隨著輝達的新一代產品藍圖出爐，若想實現1MW以上高密度機架，GaN已成唯一解方。在800VDC的新架構下，機架必須在電源供應單元（PSU）將高壓直流電降壓轉換至48V或12V等中間匯流排，唯有高壓一次側導入GaN元件，系統才能兼顧轉換效率與空間限制。
3D「垂直結構」突破耐壓瓶頸 晶片廠競相押寶
為滿足AI伺服器對千伏特級耐壓的嚴苛標準，技術演進正由傳統的「水平結構」轉向「垂直氮化鎵」（vGaN）。傳統水平GaN受限於表面電流傳導，耐壓普遍止步於650V；vGaN則透過3D結構讓電流縱向穿透基板，能在不擴大晶片面積的前提下將耐壓提升至1,200V以上，專為800V DC-DC轉換器量身打造。
目前業界已掀起布局熱潮。安森美主打「GaN-on-GaN」垂直技術，正於紐約州晶圓廠加速研發，預計一年左右邁入量產；同時亦攜手晶圓代工廠格羅方德（GlobalFoundries）拓展650V水平元件。此外，源自麻省理工學院（MIT）的新創公司Vertical Semiconductor亦異軍突起，該公司以無晶圓廠（Fabless）模式運作，成功利用現有8吋成熟矽晶CMOS設備製造垂直GaN元件，藉由高相容性製程大幅壓低量產門檻與建置成本。
地緣政治與磊晶製程仍存考驗
儘管商機確立，氮化鎵的規模化之路仍面臨地緣政治挑戰。金屬鎵多來自鋁土礦與鋅礦加工副產品，而中國目前掌控全球高達99%的初級低純度鎵產能，加上磊晶（Epitaxy）技術門檻高且多數代工資源集中於非美地區，供應鏈韌性成為西方晶片廠的必修課題。Vertical Semiconductor對此指出，其架構採用特殊工程基板，單一元件GaN用量極低，足以抵禦原料價格波動；安森美則著手深耕自有磊晶製程，強化供應自主性。
業界評估，GaN短期內不會全面取代所有矽元件，低於40V的次級降壓依然由具備成本優勢的矽晶主導。但在高壓主電源的關鍵節點上，輝達引領的800V架構轉型已敲響號角，宣告氮化鎵半導體正式扛起下一代AI運算基礎設施的供電重任。
