在上篇中，我们介绍了氮化镓行业发展态势，以及意法半导体ST PowerGaN的底层工艺、制造能力与全场景产品矩阵。理论技术与产品参数之外，实际落地表现才是检验功率器件实力的关键。本篇将结合多领域实测案例，详解ST PowerGaN在各大核心场景的落地成果与性能优势。

ST PowerGaN：引领电力能源领域高效化、小型化技术革新（上）

四、核心场景落地应用与性能实测验证

ST PowerGaN器件已实现多场景规模化落地，在AI服务器电源更是增长猛烈。ST在AI服务器供电 应用 中，提供基于PowerGaN的5.5kW ORv3服务器电源方案，采用图腾柱PFC+三相LLC架构，输入电压覆盖180-305VAC，在230Vac、240Vac及277Vac输入条件下，当负载为30%至100%时，峰值效率可达97.5%，全负载区间效率稳定在95.5%以上，功率因数超0.98。

下图是内部的一个结构图，就是我们每一块都拆开的话，红框的是Totem PFC的慢管，蓝框是快管，用的是SiC器件，接下来我们会用OmniGaN做一个替代SiC方案，接下来呢，并在效率上作一个对比。

实测对比同规格SiC器件，GaN在全负载工况下效率更优，OmniGaN在5%负载下实现Ruby 90%的效率。轻载工况下效率提升0.08%，开关损耗最大降低2.84W，有效解决数据中心高能耗痛点。OmniGaN凭借更优异的开关性能，在5%负载条件下效率提升0.08%，输入功率损耗减少约0.234W。

ST在数据中心服务器也提供了不同的电源架构，传统54V输出电流会非常大，现在用800VDC架构。第一阶段从800V转54V，ST的GaN方案使用8片650/700V的PowerGaN；第二阶段从54V再转12V用84片100V PowerGaN，第三阶段从12V到 0.8V。一个NVL机柜有72块计算刀片板，总共有90,000颗GaN芯片，总成本为170,000美元。在800VDC架构中PowerGaN电源解决方案，单12kW计算刀片搭载百余颗ST GaN器件，单机柜设备GaN器件用量超9万颗，规模化部署可大幅降低数据中心整体能耗。

在800V直流架构下，不同电压等级的功率器件 所占的比例。换句话说，建设一个拥有1000个单机柜兆瓦级（1MW）单元的数据中心，将需要采购价值1.8亿美元的氮化镓器件。低压氮化镓成为最大的受益者。

ST针对数据中心服务器也提供了3个不同的电源架构传输板，见下图。

第一款是NVIDIA已验证ST的12kW电源传输概念验证板，实际上已进入生产测试阶段。这得益于ST的高密度电源传输板（PBD），它可在小型化外形中承载12kW功率。凭借ST在SiC和GaN功率技术、STGAP硅嵌入式电气隔离IP，以及我们先进的模拟和数字处理能力方面的最新进展，这使NVIDIA能够减少线缆体积并提升效率。我们的合作意味着，在数据中心历史上，我们首次能够以超过98%的效率持续传输12kW电力，并在50V输出下实现超过2,600W/in3的功率密度。

第二款是6kW、850kHz的LLC转换器，采用700V GaN功率晶体管。不过，这一较小型号在二次侧采用的是40V低压MOSFET，而不是100V GaN器件，可将800V转换为12V ，实现97.5%的峰值效率和2,500W/in3的功率密度。简而言之，它是12kW系统的缩小版，省去了中间的54V至12V转换器。

第三款电源传输板是一款20kW、650kHz的八级叠层LLC转换器，初级侧采用120V GaN器件，二次侧采用25V MOSFET。NVIDIA将把它用于低功耗设备，因为它可将800V输入转换为6V输出 ，峰值效率达到96.5%。尽管其输出电压明显低于6kW板卡，ST仍然保持了相近的功率效率水平。它将有助于为需要大电流但更偏好低电压供电轨的中间电源轨供电，以提升效率，并为各类板卡和子系统中的GPU、CPU或内存模块供电。

在消费电源适配器场景 ，ST在100W到200W以下的这种别的市场，ST有很多成功的例子。这是我们在一个140W适配器用GaN器件的例子。 SGT080R70ILB、SGT105R70ILB两款700V器件适配140W、180W大功率适配器。在115VAC、230VAC电工况下，全负载区间效率优于竞品器件，平均效率提升0.3%-0.7%，同时具备更优的散热性能与EMI电磁兼容特性，通过EN 55032 B级电磁兼容认证，无需额外复杂滤波电路，可简化电源设计、降低整机成本。

接下来，我们会讲GaN在 家电 电机 市场 的应用。 家电现在讲一级、二级能效，ST GaN在洗衣机这一块就有非常成功的案例。用的是700V 典型值80mΩ最大值105mΩ的一个GaN SGT105R70ILB器件。SGT105R70ILB器件替代传统600V IGBT应用于洗衣机永磁同步电机驱动系统，实测性能提升显著。在100W-300W功率工况下，GaN方案单瓦损耗仅为IGBT方案的一半左右，整机效率最高可达95.37%，相较于IGBT方案提升4%-7%。同时，器件死区时间可压缩至300ns，远低于IGBT的1500ns，有效降低谐波损耗，稳态最大结温仅82.4℃，散热压力更小，设备运行稳定性大幅提升。对于家用电器制造商来说，更容易设计出更高能效的产品。

五、总结与行业展望

ST PowerGaN系列氮化镓器件凭借自主化p-GaN工艺、全场景产品矩阵、超低损耗、高频小型化等核心优势，突破了传统功率器件的性能瓶颈，同时依托ST垂直整合的量产体系，实现了高性能与成本优势的平衡。从消费电子快充、工业电机控制，到AI算力中心、新能源汽车、光伏储能等高端场景，ST GaN技术持续赋能电力电子系统的高效化、小型化、低成本升级。

互动活动

答题留言：

1、ST 5.5kW ORv3 AI服务器电源方案，全负载区间效率稳定在多少以上？

A、90.5%

B、95.5%

C、97.5%

2、OmniGaN 对比SiC方案，最大开关损耗可降低多少，有效解决数据中心高能耗问题？

A、2.84W

B、1.84W

C、0.234W

3、ST GaN器件替代传统IGBT应用于洗衣机电机，整机效率相较IGBT方案提升幅度为？

A、1%-3%

B、4%-7%

C、8%-10%

✦ 活动时间：即日起-10月18日

✦ 认真阅读本文回答问题，并将答案在评论区留言；

✦ 我们最终将随机选出5位并3道题都答对的幸运粉丝，各送出定制双肩包一个。

B,A,B

1、B。ST在AI服务器供电 应用 中，提供基于PowerGaN的5.5kW ORv3服务器电源方案，采用图腾柱PFC+三相LLC架构，输入电压覆盖180-305VAC，在230Vac、240Vac及277Vac输入条件下，当负载为30%至100%时，峰值效率可达97.5%，全负载区间效率稳定在95.5%以上，功率因数超0.98。

2、A。实测对比同规格SiC器件，GaN在全负载工况下效率更优，OmniGaN在5%负载下实现Ruby 90%的效率。轻载工况下效率提升0.08%，开关损耗最大降低2.84W，有效解决数据中心高能耗痛点。OmniGaN凭借更优异的开关性能，在5%负载条件下效率提升0.08%，输入功率损耗减少约0.234W。

3、B。在100W-300W功率工况下，GaN方案单瓦损耗仅为IGBT方案的一半左右，整机效率最高可达95.37%，相较于IGBT方案提升4%-7%。