Yüksek Gerilim Mimarileri Veri Merkezi Güç Dağıtım Manzarasını Yeniden Şekillendiriyor

Veri Merkezi Güç Mimarileri Önemli Bir Dönüşüm Geçiriyor

Veri merkezi güç dağıtım alanı, geleneksel 12V ve 48V DC mimarilerinden daha yüksek voltajlı 800V Yüksek Gerilim Doğru Akım (HVDC) sistemlerine doğru derin bir dönüşüm yaşıyor. Bu önemli değişim, başta Yapay Zeka (AI) iş yüklerinin artan güç talepleri tarafından yönlendiriliyor; geleneksel düşük voltajlı sistemler bu talepleri artık verimli bir şekilde destekleyemiyor. Örneğin, 48V'de 600 kW güç sağlamak, 12.500 amper akım gerektirecek ve bu da pratik olmayan bir hacimde bakır kablolama ve bileşenler anlamına gelecektir. Analistler, 48V sistem aracılığıyla 1MW güç dağıtımının 200 kg'dan fazla bakır gerektirebileceğini, bunun da hacim ve önemli enerji kayıplarına yol açtığını belirtiyor.

AI çip devi Nvidia dahil olmak üzere endüstri liderleri, bu yeni 800V HVDC mimarisinin geliştirilmesi ve uygulanmasında ön saflarda yer alıyor. Bu geçişin, bakır gereksinimlerini %45'e kadar azaltması, birden fazla AC-DC ve DC-DC dönüşümünü ortadan kaldırarak enerji kayıplarını önemli ölçüde düşürmesi ve mevcut 48V yöntemlerine kıyasla genel güç verimliliğinde beş kata kadar artış sağlaması bekleniyor. Nvidia'nın yakında çıkacak Kyber raf tasarımı, bu mimari değişimin bir örneğini teşkil ediyor ve eski 54V DC sistemleriyle ulaşılamayan 1 MW IT raflarını ve ötesini desteklemeyi hedefliyor.

Teknolojik Temeller ve Pazar Fırsatları

800V HVDC mimarisine doğru bu daha geniş geçiş, temel teknolojilerdeki ilerlemelerle desteklenen güç dağıtım ağı genelinde önemli büyüme fırsatları yaratıyor:

• Katı Hal Trafoları (SST'ler): SST'ler pazarının yıllık Bileşik Yıllık Büyüme Oranı (CAGR) %32 ile büyümesi ve 2030 yılına kadar yaklaşık 1 milyar dolara ulaşması bekleniyor. Bu segmentteki başlıca oyuncular arasında Eaton, GE Vernova, Schneider Electric ve Siemens bulunmaktadır.
• Hibrit Süperkapasitör Teknolojisi (HSC'ler): Flex ve Musashi Seimitsu gibi şirketler tarafından geliştirilen HSC'ler, tepe güç taleplerini yönetmek ve AI sunucu raflarında daha yüksek voltaj seviyelerinde istikrarlı performansı sağlamak için kritik öneme sahip hızlı enerji depolama ve salınımı sağlar. Küresel süperkapasitör pazarı yıllık %19 büyüyerek 2032 yılına kadar 9,6 milyar dolara ulaşması bekleniyor.
• Galyum Nitrür (GaN) Yarı İletken Çipleri: GaN çipleri, 800V'yi AI işlemciler için uygun seviyelere düşüren yüksek verimli DC-DC dönüştürücüler için entegraldir, böylece güç yoğunluğunu artırır ve veri merkezi ayak izlerini kısıtlar. GaN güç cihazı pazarının yıllık %49 gibi sağlam bir hızla büyüyerek 2030 yılına kadar 4,4 milyar dolara ulaşması bekleniyor. Bu alandaki başlıca geliştiriciler arasında Infineon, Navitas, Renesas, ST Microelectronics ve Innoscience bulunmaktadır.
• Silikon Karbür (SiC) Yarı İletkenleri: Yüksek güçlü, yüksek voltajlı uygulamalar için gerekli olan SiC cihazlar, veri merkezi toplu aşamalarında giderek daha fazla benimsenmektedir. SiC gofret üretimindeki son zamanlardaki aşırı arzın fiyat düşüşlerine yol açmasına rağmen (örneğin, 6 inç SiC epitaksiyel gofretlerin 2023'te %25-33 düşmesi), bu durum paradoksal olarak SiC'nin pazar benimsenmesini hızlandırmakta ve potansiyelini genişletmektedir. SiC güç cihazları için küresel pazar büyüklüğünün 2027'de 6,297 milyar dolara ulaşması ve 2023'ten 2028'e kadar %25 CAGR ile büyümesi bekleniyor.

Stratejik Konumlandırma ve Rekabet Ortamı

Nvidia gibi şirketler, tüm ekosistemi etkileyen bu mimari değişimin ön saflarında stratejik olarak konumlanıyor. Stratejileri, 2027'de tam ölçekli üretime geçmesi planlanan Kyber raf ölçekli sistemlerle bu geçişe öncülük etmeyi ve Analog Devices, Infineon, Navitas, ON Semiconductor ve STMicroelectronics gibi silikon tedarikçileri de dahil olmak üzere geniş bir endüstri ortağı ağı oluşturmayı içeriyor.

Infineon Technologies (IFX), AI veri merkezi güç fırsatından yararlanmak için özellikle iyi konumlanmış görünüyor. Şirketin dikey entegre portföyü ve sistem yaklaşımı, 800V HVDC mimarisi üzerinde Nvidia ile olan işbirliği ile birleştiğinde önemli avantajlar sağlıyor. Infineon, 300mm GaN gofret üretimine 1,2 milyar dolar yatırım yapmayı taahhüt etti ve 2025 ile 2026 yılları arasında Nvidia'nın Kyber raflarında 800V HVDC sistemlerinin tam ölçekli dağıtımını bekliyor. Bu hamle, Infineon'un 2030 yılına kadar %23'lük gelir CAGR tahminiyle uyumlu.

STMicroelectronics (STM) de bu gelişen pazar için ilgili ürünler sunuyor ancak pazar payını güvence altına almak için çabalarını hızlandırma baskısıyla karşı karşıya. Buna karşılık, geleneksel güç kaynağı ünitesi (PSU) üreticileri, endüstri AC şebekeyi doğrudan DC'ye dönüştüren toplu doğrultuculara geçtikçe önemli risklerle karşı karşıya kalıyor ve bu da raf tipi PSU'ları potansiyel olarak ortadan kaldırıyor. Flex (FLEX) ve Eaton (ETN) gibi şirketler fayda sağlıyor; Flex iyileştirilmiş işletme marjları bildirirken, Eaton'ın veri merkezi birikimi 470 milyar dolara, yani %213 artarak AI altyapısına yapılan önemli yatırımı yansıtıyor.

Daha Geniş Pazar Etkileri ve Gelecek Görünümü

AI iş yüklerinin üstel büyümesi, 800V DC mimarilerine geçiş için birincil katalizördür ve AI uygulamalarının 2030 yılına kadar veri merkezi güç talebini dört katına çıkarması beklenmektedir. Hesaplama, bellek, ağ ve gücü kapsayan veri merkezleri için toplam yarı iletken pazarının 2024'te 209 milyar dolardan 2030 yılına kadar yaklaşık 500 milyar dolara çıkması bekleniyor, bu da esas olarak üretken AI ve yüksek performanslı bilgi işlem tarafından destekleniyor. Küresel veri merkezi güç talebinin 2030 yılına kadar iki kattan fazla artarak yaklaşık 945 terawatt-saate (TWh) ulaşması bekleniyor; bu rakam Japonya'nın mevcut toplam elektrik tüketimine eşdeğer.

Bu geçiş, verimlilik, güvenilirlik ve sistem mimarisi iyileştirmelerindeki kazanımlar yoluyla Toplam Sahip Olma Maliyetinde (TCO) %30'a kadar bir azalma da dahil olmak üzere önemli ekonomik faydalar sunmaktadır. Ancak, özellikle yeni yarı iletken teknolojilerinin güvenilirliği konusunda zorluklar devam etmektedir. Eski Infineon Ar-Ge yöneticisi Bob Carroll, GaN'ın kusur yoğunluğunun, tek bir bileşen arızasının tüm GPU kartlarının değiştirilmesini gerektirebileceği görev açısından kritik veri merkezi ortamlarında hala bir endişe kaynağı olduğunu belirtti.

İleriye dönük olarak, 800V DC mimarilerinin erken benimseyenlerin ötesinde yaygın olarak benimsenmesinin, Nvidia'nın Kyber raf ölçekli sistemlerinin tam ölçekli üretimiyle çakışacak şekilde 2027'de başlaması bekleniyor. Veri merkezlerinden gelen artan güç talebi, güç üretimi ve şebeke altyapısına da önemli sermaye yatırımı gerektirecek; 2030 yılına kadar ABD güç üretim kapasitesi için tahmini 50 milyar dolar gerekecek. Uzun vadeli etkiler, gelişmiş veri merkezi verimliliği ve sürdürülebilirliği içeriyor ve pazar liderliğini ve karlılığı, özellikle AI sektörüne hizmet verenler olmak üzere bu yeni güç mimarilerine başarılı bir şekilde uyum sağlayan şirketlere kaydırabilir.