布萊恩·桑托（Brian Santo），特約作家

能源部將花費高達 3200 萬美元資助 16 個旨在提高半導體功率性能的研發項目。好處應該是廣泛的，但美國能源部的主要關注點是幫助提高數據中心的效率。

數據中心像沒有人的生意一樣吸電。它們已經消耗了美國發電量的 2.5%，美國能源部估計這個數字將在未來八年內翻一番。

高級研究計劃署 - 能源 (ARPA-E) 于 2013 年開始資助沿著這些方向進行的研究，實施了一個名為 SWITCHES 的項目，該項目涉及推進塊狀氮化鎵 (GaN) 功率半導體器件，使用碳化硅 (SiC) 器件制造鑄造模型，以及合成金剛石晶體管的設計。

在某些情況下，對于電力電子而言，GaN 可能比硅更有效，但硅的價格要便宜得多。然而，硅在幾個領域正在接近基本的物理極限。

GaN 有望成為未來高壓、大電流應用的必經之路。該材料承諾更低的損耗、更高的開關頻率和更高的溫度容差。然而，需要更多的研究來實現這一承諾，這促使了 SWITCHES 計劃。

6 月份宣布了 SWITCHES 的兩個后續產品——一個稱為 ENLITENED，另一個稱為 PNDIODES。

ENLITENED 計劃的參與者將參與通過集成光子技術支持的新網絡設計將數據中心能源效率提高一倍的努力。他們將分攤約 2500 萬美元的支出。

PNDIODES 計劃的參與者將分配總數的余額。一般來說，他們將專注于寬帶隙 (WBG) GaN 中的選擇性摻雜，以在高壓功率器件中創建更有效的 PN 結。WBG GaN 和 SiC 的帶隙大約是硅的三倍（金剛石的帶隙大約是硅的五倍）。

ENLITENED 計劃中的組織包括：

Ayar Labs，研究光收發器與處理器的聯合封裝

哥倫比亞大學，架構創新，包括通過統一的光子互連連接處理和內存；基于多芯片模塊（MCM）的數據中心“節點”；和新的硅光子器件

IBM (1)，多波長、芯片級光模塊，可直接與交換機或處理器集成；共封裝光學

IBM (2)，以納秒級運行的超低功耗光子開關器件

MIT，一種統一的、基于光的通信技術，可以跨芯片、電路板和機架互連級別進行擴展

加州大學伯克利分校，一種用于倉庫規模計算機 (WSC) 的新網絡拓撲

加州大學圣巴巴拉分校，內置光子接口的芯片封裝

加州大學圣地亞哥分校，一種結合基于光電路開關的分布式控制的獨特架構的新方法；一種大端口數低損耗光開關技術，可路由作為光波攜帶的信息；專為光開關設計的封裝、可擴展、節能的光互連技術

南加州大學將為該計劃中的其他技術開發一個測試平臺。測試平臺將創建一個“虛擬互聯網”，還可以測試系統安全性。

PNDIODES 計劃中的組織包括：

Adroit Materials，研究使用鎂離子注入的 p 型摻雜

亞利桑那州立大學，選擇性外延生長技術

JR2J，激光尖峰退火激活和修復 p 型摻雜劑

桑迪亞國家實驗室，pn 二極管的圖案化再生

SUNY Polytechnic Institute，離子注入和回旋管退火

密西西比大學，中子嬗變摻雜

耶魯大學，研究再生過程

Yuji Zhao 教授（亞利桑那州立大學）致力于推進氮化鎵寬帶隙半導體選擇性區域摻雜工藝的基礎知識。圖片：Pete Zrioka/ASU。

ARPA-E 將管理這些項目。代理總監 埃里克·羅爾芬 ( Eric Rohlfing ) 表示：“通過加速開發提高數據中心效率的使能技術并推進高性能半導體的創新制造工藝，ARPA-E 正在進一步履行其改善美國經濟和能源安全的使命。”

為了清楚起見，標準做法是在第一次使用程序時提供它們的全名，然后是它們的首字母縮略詞，這些首字母縮寫詞將在隨后的提及中使用。在這種情況下，所涉及的程序的名稱非常長而且特別折磨，顯然是為了將它們簡化為比它們的全名更容易理解的首字母縮略詞。

因此，對于任何感興趣的人，SWITCHES 代表寬帶隙策略，用于控制高效系統的廉價晶體管，ENLITENED 代表增強數據中心的節能光波集成技術支持網絡，PNDIODES 代表氮化物摻雜創新產品啟用 SWITCHES 的設備，因為誰不喜歡 portmanteau 首字母縮略詞？希望有幫助。

審核編輯 黃昊宇