AI 伺服器 GPU 功耗持續攀升，資料中心正朝兆瓦（MW）級機櫃發展，推動供電架構由傳統低壓系統逐步升級至 800 V 高壓直流。高功率運算不僅帶動 GPU 需求，更使負責電力轉換與控制的功率半導體重要性大幅提升，也讓碳化矽（SiC）與氮化鎵（GaN）等第三類半導體成為市場新焦點。
AI 機櫃功率已由過去數十 kW 提升至數百 kW，未來更將朝 1 MW 邁進。隨著系統功率持續增加，資料中心內的電流與電壓同步提升，若無法精準控制電能轉換，不僅會增加能源損耗，也可能因過熱、突波或電壓波動影響電源穩定性，甚至造成 GPU、電源供應器（PSU）及其他關鍵設備損壞，因此功率半導體已成為 AI 電力系統的核心元件。
相較於僅負責傳輸電流的導體（Conductor），功率半導體可透過開關控制及電壓轉換，將電力以更高效率送往 GPU、CPU 及其他運算元件。其中，第三類半導體屬於寬能隙半導體（Wide Bandgap, WBG），具有更高耐壓、更快切換速度及更低功率損耗，可有效提升電源轉換效率。
其中，碳化矽（SiC）較適合高電壓、大功率應用，可承受更高電壓及工作溫度，目前廣泛應用於 800 V 電動車、高壓電源、再生能源變流器及 AI 資料中心 HVDC 系統；氮化鎵（GaN）則具備高速切換及高頻運作優勢，可縮小電源體積、提高功率密度，較適合電源供應器（PSU）、GPU 電源模組及高頻 DC-DC 轉換器等應用。
法人指出，AI 帶動的不只是 GPU 出貨，而是整個電力基礎設施同步升級。從 Power Rack、電源供應器（PSU）、電壓調節模組（VRM）到 GPU 板卡，都需要大量功率半導體完成交流、直流及不同電壓之間的電能轉換，因此 MOSFET、功率 IC、SiC 元件、GaN 元件及功率模組的需求均同步提升。
台灣第三類半導體上游材料與晶圓製造業者也積極受惠。如環球晶積極發展 SiC 基板及晶圓，合晶投入碳化矽材料及晶圓開發，嘉晶布局 SiC、GaN 與矽光子磊晶技術，漢磊則提供 SiC 與 GaN 晶圓代工服務，並持續推進 8 吋 SiC 製程商業化。
隨著 AI、電動車及再生能源市場同步成長，第三類半導體晶圓需求持續升溫，市場也看好高階 SiC 晶圓供需趨緊，價格具支撐力。
根據市調機構統計，全球功率半導體市場規模預估將由 2024 年的 357 億美元成長至 2030 年的 615 億美元，年複合成長率約 9.5%。目前車用及工業仍為最大應用市場，但 AI 資料中心、高壓電網及再生能源正快速成為下一波成長動能，也帶動第三類半導體由電動車市場進一步擴展至 AI 基礎設施。
（首圖為示意圖，來源：三菱化學）
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