2019影响全球不断升级的数据和电力需求的大趋势

在过去的几十年里，“电力”这个话题一直被视为主要集中于提高设备的运行效率和降低成本的一个挑战。今天，随着能源效率在日益依赖电力的行业中逐渐成为一项战略举措，这一命题正在改变，这些行业包括数据中心、电动车辆、可再生能源系统、工业电机和消费电子产品。

这些行业依赖于有效地存储、转移、处理和分析大量数据的能力。这需要数百万兆瓦的能量。随着其他数据密集型技术（如区块链、人工智能、物联网和机器人自主性）的爆炸式发展，电力需求和节能技术的压力将显著增加。

企业如何选择发电、储存、输送和使用电力将是2019年全球变化的重要推动力。在过去的一年里，在GaN Systems与企业领导人的对话中，我们比以往任何时候都更加肯定，昨天的硅在应对关键的电力系统挑战方面已经达到了极限。GaN技术是推动更强劲的增长和产品创新，同时使公司能够提高能力，更深入地参与可持续发展计划的明确和无可争议的解决方案。

随着2018年的临近，GaN（氮化镓）功率半导体公司GaN Systems发布了2019年的四大趋势，我们认为这将对世界的电力和能源足迹产生重大影响：

趋势1：电动车辆和自动驾驶车辆

2018年，人们越来越清楚地看到，交通的未来在围绕着电动和自动车辆发展。今天路上有400万辆电动车，全球销售超过一半在中国。新加入者挑战着根深蒂固的领导者，各国政府颁布了低至零的排放协议。

• 在英国，政府启动了引领世界零排放车辆技术的零战略之路
• 在中国，比亚迪新推出的蓝色电动出租车比老式的红色内燃机车运营成本更低
• 像NIO这样的新制造商，随着即将进行的IPO，纷纷进入市场，挑战全球知名汽车品牌

2019年，GaNSystems预测：

燃料效率法规的增加和对环保汽车的需求将继续推动电动车辆替代品的需求。

• 出行即服务（Mobility as a Service，MaaS）将获得更多的品牌知名度。个人与车辆之间社会关系的变化将继续从个人所有权转向便利的按需使用。按需使用本身将开始演变为越来越多地采用自动车辆的车队，而不是由个人共享的车辆所主导。因此，
• 自主的研究和设计工作将超越单纯的驾驶和进入车辆的充电过程——这将为在城市市场中实现完全自主的车辆体验铺平道路。

为了响应向更自主的车队转移，需要考虑新的成本和商业模式。车队需要每天运行20小时，而不是2小时的私人使用车辆。不仅低初始成本很重要，而且要降低每公里的运营成本和延长车辆寿命，以最大限度地提高投资回报率。

新的商业和社会行为，包括自主车队，将推动向新的车辆设计要求的发展。汽车设计将朝着更小、更轻、更实用的方向发展，重点是最大限度地提高客运能力。这些新设计将需要GaN技术和它给车辆带来的更小、更轻、更有效的电力系统。

趋势2：数据中心——物联网、AI、区块链和5G服务的影响

2018年，我们看到了通过AI改造工厂及我们的环境的自主机器人，包括遥控、漂浮空间的垃圾收集机器人，它们能够从芝加哥的河流中清除垃圾。物联网的智能城市，如巴塞罗那、新加坡和丹佛，已经在提高公民服务和公共安全的同时节省了数百万的能源和劳动力。5G服务将于2019年在美国城市推出，将带来新的增强现实移动应用，使Pokémon Go看起来像过去的遗迹。

海量数据的不断涌入和对能源的爆炸性需求将继续紧密相连——随着5G、人工智能和区块链技术的兴起，需求将变得更加迫切。

2019年，GaNSystems预测：

在数据中心，我们将看到：

• 继续推动能源效率和密度——伴随计算需求的增长以及诸如人工智能、电动汽车、5G和区块链等技术开始在关键行业的基础设施和运营中得到整合。
• 运营商将需要从今天的服务器机架设计演变——并采用技术来增加数据和功率密度。
• 物联网设备将需要数据中心行业继续进行自我改造——不仅逐步增加安全性和鲁棒性，而且随着新型边缘/以本地为中心的数据中心的出现，边缘也在发展。
• 高效率的电源是数据中心必要演进的关键，它可以解决提高能量转换效率和实现更大服务器机架密度的挑战。

对于AI和区块链，我们将看到：

• 在电源中使用GaN技术，可以创造更小、更节能的硬件。这样一来，通过每秒处理更多的事务而不会显著增加能源成本，区块链就能够根据业务需求进行扩展。
• 当涉及区块链的集成和人工智能的影响时，更快的可追溯性将改善公司的业务运作，并加快产品投放市场——同时使它们能够以较低的电力成本实现这些目标。

对于5G，我们将看到：

• 5G设备将遍布世界各地，要求更小的封装具有更大的带宽和功率。由于功率密度、能量效率和器件尺寸等原因，GaN技术将在5G的推出中发挥重要作用。
• 5G微蜂窝基站需要非常高的效率和功率密度。需要采用GaN技术的低成本电力电子器件，以便经济地安装这些设备。
• 将建立更多的本地数据中心，以利用电信中心局的占地面积，要求像今天的巨型数据中心一样关注能源效率。

趋势3：可再生能源和储能

2018年，我们看到随着世界应对气候变化和污染的需要，技术、商业经济学和社会迫切要求融合在一起，已将可再生能源的需求从次要的能源转变为24/7恒定的能源。正在开发的新产品反映了对易发生灾难性风暴地区连接到有时不可靠的能源网的关注。越来越多的家庭储能项目正在世界各地的几个城市进行。其中一个这样的项目是曼德勒住宅，它是位于亚利桑那州普雷斯科特山谷的新住宅开发项目，2900个住宅将配备太阳能和8千瓦时储能系统。

2019年，GaNSystems预测：

• 采用GaN技术的高效住宅和商业储能系统最终能够高效地分配、储存和按需获得可再生能源。
• 开发在自然灾害（比如暴风雨和火灾）之后向居民和企业提供便携式电力的主流方法。

趋势4：无线充电变得司空见惯

电力电子最重要的趋势之一是无线充电。随着消费者不断使用笔记本电脑、智能手机、可穿戴品、电动自行车和电子滑板车，对方便无线充电的需求将占据优先地位。而且，随着工业市场将更多的无人机和机器人集成到供应链和交付过程，这些设备的充电需要变得更加高效、有效和持久。

2019年，GaNSystems预测：

• 广泛的快速无线充电技术将影响新的和扩大消费用途的自主世界（车辆和无人机）的未来和采用速度。
• 机器人不仅可以操作，而且可以在没有人为干预的情况下自动充电，这将继续为工业4.0的发展提供动力。
• 在无线充电中，为大负载或快速充电小负载提供高功率是关键，而这是GaN技术高效率地提供高功率的用武之地。

结论：用GaN来面对这些挑战

无可否认，2019年，这些趋势的中心是我们需要以新的方式思考和解决我们周围各种技术的电力需求。如果我们要在全球范围内发展，就不能把电力视为理所当然，仅仅把它看作从墙上进来的一种无穷无尽的资源。我们的全球能源足迹不能以过去的历史速度继续增长——无论是商业原因还是我们这个星球的健康状况。功率半导体公司必须带头为新的电力系统设计方法提供技术。企业必须承担起责任，把注意力放在公司内部的电力专长。通过使用GaN功率晶体管来消除昨天硅的局限性，将使企业组织能够推出能够改变未来的全新节能系统和产品。