在数字化时代，数据中心作为信息技术的关键基础设施，不仅支撑了互联网、云服务和数据驱动业务的运营，同时也随着这些服务需求的激增而对能源的消耗呈现出上升趋势。如何使用碳化硅设计下一代数据中心冷却系统已成为一个亟待解决的问题。

　　以美国为例，2020年数据中心耗电量高达90太瓦时(TWh)，大约占全国电力消耗的1.8%，而到了2030年，这个数字预计会激增至140TWh，增长率达到56%。由于全球人工智能应用的蓬勃发展，数据中心需要投入更多的服务器，这无疑加剧了对电力资源的需求。为了应对全球数据中心快速发展带来的挑战，系统设计者们正不断探索能够同时提升效率和计算能力的新技术。

　　一、使用 1200 V SIC mosfet 将整个系统损耗降低高达 60%

　　在数据中心众多子系统中，冷却系统是一个能耗巨大的分支，其能量消耗占到总能耗的20%至45%，这一数字可能受到冷却系统类型、地理气候和所需冷却IT设备的影响而有所变化。碳化硅的使用能显著提升数据中心冷却系统的效率，减少系统能耗高达50%，实现全球效率的新标杆，同时通过降低噪音、提高旋转速度和提升控制精度来增强系统性能。

　　具体来看，如果在数据中心冷却系统中应用1200V SiC MOSFET，整个系统的能耗可以减少至多60%。以一个11千瓦的三相冷却系统为例，若在其有源前端阶段用六个1200V SiC MOSFET(型号C3M0075120K)替换传统的IGBT，效率就可以提高0.9%。当逆变器升级为同样型号的SiC MOSFET时，还能进一步提升效率。

　　由图表可以看出，与同等额定电流的1200V IGBT相比，SiC MOSFET在低负载时的导通损耗仅为后者的一半，并且在消除关断尾电流后，开关损耗能减少90%。

　　Wolfspeed SiC MOSFET的低开关损耗特性使其能够以比IGBT更高的频率运行，使得数据中心设计人员可以在变速风扇驱动器中使用更小、更轻的变压器，这不仅有助于减少铜损，而且还能提升能效。而且，更高的开关频率还能够提供更准确的风扇速度控制，确保不同负载条件下均能达到最佳的冷却效果。SiC MOSFET在各种负载条件下都能维持更加平稳、高效的性能表现，使其在变速应用中的优势更加明显。

　　Wolfspeed新推出的11千瓦高效三相电机驱动逆变器(型号CRD-11DA12N-K)便是在工业加热与冷却领域测试1200V SiC MOSFET的成果。该逆变器不仅实现了99%的峰值效率与98.6%的满载效率，还具备550-850 VDC宽电压工作范围及闭环无传感器磁场定向控制功能。

　　上述实例清晰地表明，通过采用碳化硅技术取代传统的硅IGBT，并将操作频率从16kHz提升至32kHz，不仅能够在保持超过98%效率的同时，还能显著缩小无源元件的尺寸，大幅提升电机驱动效率，并在大幅降低功率损耗的同时，推动数据中心向着更高能效目标迈进。

　　二、使用 SiC 通过更小的散热器实现更高的效率

　　在新一代的数据中心冷却系统设计中，碳化硅(SiC)元件以其卓越的效率和紧凑的体积赢得了青睐。采用这种材料可以显著提高系统的效能，同时还能缩小散热器的尺寸，进而节省空间和成本。

　　以25kW的压缩机为例，如果我们将传统硅基开关频率从20kHz替换为45kHz的SiC，我们就能实现高达1.3%的效率提升。这种提升来自于一个具体的替代案例，即使用Wolfspeed的C3M0032120K分立式MOSFET(1200V / 32mOhm)替换原有的IGBT。另外，如果使用Wolfspeed的30A全桥功率模块CCB032M12FM3，即便与额定电流为50A和100A的Si-IGBT模块相比，依旧能在8kHz开关频率下提升1.1%的效率。将这两种改进结合起来，整体效率有了2.4%的大幅提升，系统损耗减半。

　　碳化硅在逆变器中的应用不仅提高了效率，更因为降低了热产量，允许设计师们选择更小型的散热器。这为设计更小巧、更轻便的冷却系统或在同等体积的压缩机实现更强冷却效果提供了可能。

　　三、总结

　　总结来说，使用Wolfspeed的1200V碳化硅MOSFET和功率模块替代传统的硅IGBT，不仅能够在11kW和25kW的数据中心冷却系统中大幅提高效率，还能在全负载范围内实现更高水平的性能提升。这样的改进，意味着在能源使用上的大幅节省。

　　碳化硅不只提高了功率密度，还优化了系统成本和尺寸。由于SiC器件可以承受更高的结温，散热性能更佳，损耗更低，设计师们能够打造出更加紧凑、集成度高的系统，不仅方便了驱动器和电机的整合，也为数据中心冷却系统的未来发展奠定了基石。