“吃电狂魔”超大型AI算力中心遇到克星。
12月4日，九峰山实验室发布最新科研成果——氮化镓电源模块，将其装入一座容量1吉瓦（10亿瓦）的超大型AI算力中心机柜里，一年可节省电量近3亿度，约合电费2.4亿元。
AI模型训练和推理需要海量并行计算，芯片在极小体积内集成数十亿晶体管，单位功率密度极高（甚至超过太阳核心），产生大量热量，需持续供电冷却。据测算，建设一座1吉瓦（10亿瓦）的超大型AI算力中心，其年用电量可达87.6亿度，其中电源模块在电能转换过程中的耗电就高达10亿度，占总用电量的11%。单个AI机柜的功率可达600kW，远超传统机柜的15kW，导致散热耗电占比高达50%。
可见，算力基础设施的高能耗与低碳可持续发展目标间的矛盾日益尖锐。如何实现算力低能耗化，已成为推动数字经济可持续发展的必答题。
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九峰山实验室“智慧瓦特”团队主导的“面向AI算力中心的高能效低成本GaN电源模块”项目，直面AI算力中心在高性能计算场景下面临的能耗高、供电效率低等行业共性难题，创新提出“以电换算、以GaN为AI节能”的技术路径，致力于突破制约AI产业规模化发展的“功耗墙”瓶颈。
“智慧瓦特”团队负责人李思超博士介绍，氮化镓是第三代半导体材料，若把硅基氮化镓芯片装入电源模块中，替代传统电源模块芯片使用的硅材料，可实现用电损耗降低30%，还能使模块体积缩小30%，成本也降至硅的一半。
李思超进一步解释说，氮化镓半导体加工工序上千步，加工精度在纳米之间，一个步骤有偏差都会导致芯片不良。团队7名博士历经上百次测试，终于实现了材料生长、器件加工、异质集成、模块封装等氮化镓全产业链闭环。
“目前，氮化镓电源模块已完成概念验证，即将开始中试验证，预计3～5年内量产，届时可满足千亿级市场需求。”李思超说，“我们将加快技术转化落地，早日为大规模智算中心提供高效电能转换解决方案。”
作为湖北十大实验室之一，成立于2021年的九峰山实验室，是湖北深化科技体制改革打造的新型研发机构。该实验室位于武汉东湖高新区（中国光谷）。
九峰山实验室称，截至今年第三季度，实验室在研项目已突破300项，合同数量同比增长50%，新增合作伙伴150余家，未来将有一批新技术成果陆续从“书架”上“货架”。
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