港大研发3D集成供电技术 AI芯片供电效率提升至95%
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Summary
人工智能（AI）浪潮席卷全球，当各界聚焦于AI模型日益强大的运算能力时，支撑庞大算力背后的供电技术却鲜少受到关注。香港大学电机与计算机工程系教授、先进半导体与集成电路研究中心主任汪涵教授率领研究团队，获研究资助局主题研究计划（第十六轮）资助，研发面向新一代AI算力芯片模块的高效能「3D集成供电技术」。该技术结合氮化镓（GaN）功率半导体器件、3D集成架构、微型化被动器件、先进电力电子技术及创新冷却方案，目标将供电损耗降低十倍以上。随着AI应用日益普及，数据中心用电需求持续上升，预计到2030年将占全港总用电量约8%，相关技术有望为绿色算力发展开拓新方向。
Key Points
- 港大电机与计算机工程系教授、先进半导体与集成电路研究中心主任汪涵教授率领研究团队，研发面向新一代AI算力芯片模块的高效能「3D集成供电技术」
- 现时数据中心的传统供电架构普遍采用平面横向设计，电流传输路径长达20至30厘米，供电系统整体效率仅为75%，约四分之一的电能，在未投入运算前已被消耗
- 团队利用立体垂直架构把供电元件移至芯片下方，将电流传输距离缩短至厘米甚至毫米级别，预计可将供电效率提升至95%，供电损耗降低超过十倍
- 研究团队整合硅基驱动电路与GaN功率器件，GaN可在更细小的空间内提供更高功率，具备低损耗优势，是下一代功率半导体的重要技术发展方向
- 团队利用新材料及3D结构设计，目标是，将被动器件体积缩减五倍以上，同时开发集成微流体冷却技术的碳化硅（SiC）中介层，更有效管理芯片负载运作时产生的热能
- 数据中心用电需求持续上升，预计到2030年将占全港总用电量约8%，能源效率面临重大挑战
- 若技术未来能广泛应用于全球数据中心，每年有望节省相当于约30座核电站的发电量
- 研究项目获研究资助局2026/27年度主题研究计划资助，旨在开发适用于AI数据中心的新一代高效供电技术，并同时将技术拓展至应用于人形机器人及无人机等设备
- 技术有望促成高价值核心技术突破，对接北部都会区的AI与微电子产业布局，同时吸引国际领先半导体企业开展合作，加快技术转化及产业应用
Why It Matters
AI发展高度依赖能源，如何在推动算力持续增长的同时实现节能减排，已成为全球科技产业共同面对的重要课题。港大团队研发的3D集成供电技术不仅为提升AI芯片能源效率提供创新方案，更有望推动下一代绿色数据中心、高性能运算平台及智能基础设施发展，为快速增长的算力需求提供可持续的解决方案，研究成果亦有望对接北部都会区的AI与微电子产业布局，吸引国际半导体企业合作，加快技术转化及产业应用 。
AI发展高度依赖能源，如何在推动算力持续增长的同时实现节能减排，已成为全球科技产业共同面对的重要课题。港大团队研发的3D集成供电技术不仅为提升AI芯片能源效率提供创新方案，更有望推动下一代绿色数据中心、高性能运算平台及智能基础设施发展，为快速增长的算力需求提供可持续的解决方案，研究成果亦有望对接北部都会区的AI与微电子产业布局，吸引国际半导体企业合作，加快技术转化及产业应用 。