Små komponenter – store energimengder

Nexperia – en gang en knoppskyting fra Philips – er en av de største leverandørene av noen av de minste komponentene i elektronikkindustrien. Men med stor betydning. Selskapet leverer noe sånt som 110 milliarder komponenter årlig. Til alt fra biler til datasentre. Til sammen betyr en liten strømbesparelse mye energi.

Og energi er noe strategidirektør Dirk Wittorf i Nexperia er opptatt av. For vi risikerer å gå tom for strøm.

– Det er en global utfordring at energiforbruket øker. Spesielt KI og HPC (høy-ytelses dataprosessering) har en bratt vekstkurve når det gjelder forbruk per rack, påpekte Wittorf under en presentasjon i Madrid nylig.

For fem år siden brukte en typisk serverrack omkring 3 kW for datidens behov. I 2020 var forbruket økt i takt med virtualisering og bruk av skytjenester til rundt 8,4 kW. Drevet av KI, HPC og intensiv prosessering sluker et typisk rack i 2025 hele 60 kW, ifølge tall fra Nexperia.

– Dette er en utfordring vi må håndtere, ellers vil det ikke være nok kraftproduksjon i verden, advarte han. – Fortsetter det i samme takt vil datasentre kanskje kreve opp mot 1000 TWh eller mer innen 2030. Det betyr at vi vil trenge rundt 100 atomkraftverk for å dekke kraftbehovet for datasentre alene. Eller 340 kullkraftverk. Eller 125.000 vindturbiner. Det er mye å ta tak i her, mente Wittorf.

Noen av tiltakene må nødvendigvis foregå på komponentnivå, som Nexperia satser på.

– Nexperia har utviklet seg fra en leverandør av analoge komponenter og kraftkomponenter til mer differensierte produkter, inkludert vekstdrivere som SiC, GaN, IGBT, samt kraft-MOSFETs og bipolare komponenter, som i tilfellet KI-servere brukes i flere deler av systemene. En av disse komponentene kan ha stor betydning for ytelsen til en GPU/TPU som på 25 år har vokst fra 50 millioner transistorer til 60-80 milliarder transistorer, påpeker han.

En annen faktor er en sannsynlig økning i busspenningene i datasentre, fra dagens 48 V til gen 3, som forventes å være 800 V – og kanskje helt opp til 1500 V i gen 4 rack? – Det krever nye typer komponenter igjen, og overgang fra strømkrevende monolittiske sisiliumkretser til totalløsninger i form av MCM eller brikkesett, som vil være mer pålitelige og skalerbare, sa Wittorf.

– Som nevnt utvikler Nexperia seg fra en tradisjonell leverandør av diskrete komponenter til en full-spektrum leverandør av diskrete- og IC-løsninger for kraft- og signalkjeder, fremholdt han. – Integrerte kretser og bredt-båndgap-teknologier er nå strategiske satsingsområder – og vi vokser i alle segmenter, inkludert KI/HPC datasentre, bilelektronikk, Industri og databehandling, fortalte Wittorf, og nevnte noen av årets lanseringer, som applikasjonsspesifikke MOSFETs for strømdeling, AEC-Q100-kvalifiserte MUXer, bilkvalifiserte 1200 V SiC MOSFETs, ESD-beskyttelsesdioder for USB4, bilkvalifiserte LDOer, USB type C- og USB PD-kontrollere osv.

– Vi investerer nå verden over i egen produksjonskapasitet, samt inngår partnerskap med eksterne smier og underleverandører, fremholdt Wittorf. Nylig investerte selskapet 200 millioner USD i et anlegg for SiC og GaN i Hamburg.

– Det trengs bare mer hele tiden, sa Witters, og oppsummerte de viktigste trendene: Kommunikasjon/digitalisering, Elektrifisering, Bærekraft og energieffektivitet («viktig og haster» ifølge Wittorf), samt Industri 4.0 og automatisering.

– Husk for eksempel at omlag 80 % av verdens befolkning vil ha tilgang til 5G/6G-dekning innen 2030. Da vil vi kanskje ha 75 milliarder "tilkoplede enheter". Og en elbil har tre ganger så mange halvledere om bord som en fossilbil...