港大研發3D集成供電技術 AI晶片供電效率提升至95%
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Summary
人工智能（AI）浪潮席捲全球，當各界聚焦於AI模型日益強大的運算能力時，支撐龐大算力背後的供電技術卻鮮少受到關注。香港大學電機與計算機工程系教授、先進半導體與集成電路研究中心主任汪涵教授率領研究團隊，獲研究資助局主題研究計劃（第十六輪）資助，研發面向新一代AI算力晶片模組的高效能「3D集成供電技術」。該技術結合氮化鎵（GaN）功率半導體器件、3D集成架構、微型化被動器件、先進電力電子技術及創新冷卻方案，目標將供電損耗降低十倍以上。隨着AI應用日益普及，數據中心用電需求持續上升，預計到2030年將佔全港總用電量約8%，相關技術有望為綠色算力發展開拓新方向。
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算力晶片模块的高效能「3D集成供电技术」
- 現時數據中心的傳統供電架構普遍採用平面橫向設計，電流傳輸路徑長達20至30厘米，供電系統整體效率僅為75%，約四分之一的電能在未投入運算前已被消耗
- 團隊利用立體垂直架構把供電元件移至晶片下方，將電流傳輸距離縮短至厘米甚至毫米級別，預計可將供電效率提升至95%，供電損耗降低超過十倍
- 研究團隊整合矽基驅動電路與GaN功率器件，GaN可在更細小的空間內提供更高功率，具備低損耗優勢，是下一代功率半導體的重要技術發展方向
- 團隊利用新材料及3D結構設計，目標將被動器件體積縮減五倍以上，同時開發集成微流體冷卻技術的碳化矽（SiC）中介層，更有效管理晶片負載運作時產生的熱能
- 數據中心用電需求持續上升，預計到2030年將佔全港總用電量約8%，能源效率面臨重大挑戰
- 若技術未來能廣泛應用於全球數據中心，每年有望節省相當於約30座核電站的發電量
- 研究項目獲研究資助局2026/27年度主題研究計劃資助，旨在開發適用於AI數據中心的新一代高效供電技術，並同時將技術拓展至應用於人形機械人及無人機等設備
- 技術有望促成高價值核心技術突破，對接北部都會區的AI與微電子產業布局，同時吸引國際領先半導體企業開展合作，加快技術轉化及產業應用
Why It Matters
AI發展高度依賴能源，如何在推動算力持續增長的同時實現節能減碳，已成為全球科技產業共同面對的重要課題。港大團隊研發的3D集成供電技術不僅為提升AI晶片能源效率提供創新方案，更有望推動下一代綠色數據中心、高性能運算平台及智能基礎設施發展，為快速增長的算力需求提供可持續的解決方案，研究成果亦有望對接北部都會區的AI與微電子產業布局，吸引國際半導體企業合作，加快技術轉化及產業應用 。
AI發展高度依賴能源，如何在推動算力持續增長的同時實現節能減碳，已成為全球科技產業共同面對的重要課題。港大團隊研發的3D集成供電技術不僅為提升AI晶片能源效率提供創新方案，更有望推動下一代綠色數據中心、高性能運算平台及智能基礎設施發展，為快速增長的算力需求提供可持續的解決方案，研究成果亦有望對接北部都會區的AI與微電子產業布局，吸引國際半導體企業合作，加快技術轉化及產業應用 。