Die Entwicklung von Leistungshalbleitern, die die Förderung von GX und die Verbreitung von Elektrofahrzeugen unterstützen. Dieser Artikel untersucht den aktuellen Stand der Materialentwicklung, die dieser Evolution zugrunde liegt.

Leistungshalbleiter zur Reduzierung des Stromverbrauchs durch die Verbreitung von generativer KI.

ABE: Darf ich hinzufügen, gibt es auch einen breiteren Bedarf an Energieeinsparungen?

Minamikawa: Ja. Die Reduzierung des Stromverbrauchs ist ein dringendes Problem weltweit. Insbesondere der Wechsel zu Elektrofahrzeugen (EVs) in der Mobilität ist wichtig.

Die Nachfrage nach Leistungshalbleitern zur Steuerung von Motoren, die die Energiequelle von Elektrofahrzeugen darstellen, steigt derzeit rasant. Dies wird insbesondere durch Chinas Bestrebungen, den globalen Markt für Elektrofahrzeuge zu dominieren, befeuert.

Bis 2030 erwarten wir, dass das Verhältnis von motorbetriebenen zu motorgetriebenen Fahrzeugen im Neuwagenverkauf etwa 50:50 beträgt.

Während sich das Wachstum von Elektrofahrzeugen leicht verlangsamt, wird dies durch Hybridfahrzeuge und Plug-in-Hybride ausgeglichen, sodass ich nicht glaube, dass sich die Gesamtprognose für Elektrofahrzeuge wesentlich ändern wird.

Zum Vergleich: Die Kosten für die Halbleiterinstallation bei einem herkömmlichen Fahrzeug mit Verbrennungsmotor betragen etwa 600 $ (¥90.000) pro Einheit, während die Kosten für aktuelle Elektrofahrzeuge wie Tesla etwa 1.600 bis 2.500 $ betragen, was 3 bis 4 Mal höher ist. Dies liegt an der Elektrifizierung der Antriebsstränge und der Einführung von ADAS.

ABE: Könnten Sie uns über die Trends in der Leistungshalbleitertechnologie, die nicht mit Mobilität zu tun haben, einschließlich ihrer Anwendungen und Marktbedürfnisse, informieren?

Namikawa: Der Markt erwartet, dass die Mobilität erneuerbare Energien folgen wird. Zum Beispiel werden Leistungshalbleiter, die für die Energieübertragung während der Solarstromerzeugung und für die Energiespeicherung erforderlich sind, in Umrichtern verwendet. Darüber hinaus wird es als zukünftiger Markt wahrscheinlich einen Übergang von Verbrennungsmotoren zu Motoren in der Mobilität außerhalb von Autos geben, wie zum Beispiel in Flugzeugen und Schiffen.

Darüber hinaus sind intelligente Häuser und intelligente Gebäude ebenfalls vielversprechend. Da die Funktionen von Häusern und Gebäuden intelligenter gestaltet werden, um CO₂-Emissionen und den Stromverbrauch zu reduzieren, werden Leistungshalbleiter ebenfalls eine wichtige Rolle spielen.

Zum Beispiel kann es erkennen, wenn ein Raum unbesetzt ist, indem es Sensoren verwendet, und automatisch die Beleuchtung dimmen oder die Temperatur der Klimaanlage anpassen.

Abe: Das ist ein Thema, das mir nahegeht.

Übrigens ist das neue Gebäude der TANAKA PRECIOUS METAL GROUP, das im April 2024 umgezogen wird, ein Gebäude, das für die Reduzierung des Energieverbrauchs um 51 % im Vergleich zum vorherigen Gebäude anerkannt wurde und die Standards für...

Abe: Könnten Sie uns etwas über die Trends von Rechenzentren erzählen, die in letzter Zeit aufgrund ihres Stromverbrauchs in den Nachrichten waren?

Namikawa: Dies ist ein wichtiger Punkt. Es wird gesagt, dass generative KI eine ähnliche Auswirkung hat wie die Einführung des Internets. Unser Leben und unsere Arbeit haben sich durch das Internet erheblich verändert, und eine ähnliche Veränderung wird erwartet.

Derzeit führen GAFAM (Google, Amazon, Meta, Apple, Microsoft) umfangreiche Schulungen in ihren Rechenzentren durch, um generative KI-Dienste für die allgemeine Nutzung verfügbar zu machen.

Zum Beispiel verbraucht ein KI-Rechenzentrum für das Lernen etwa die Hälfte des Stroms eines Kernkraftwerks. In den nächsten zwei bis drei Jahren wird ein Bauboom für Rechenzentren erwartet. Derzeit machen Rechenzentren etwa 5 % des globalen Stromverbrauchs aus, aber dies wird voraussichtlich bis 2030 auf etwa 8 % steigen.

Eine Erhöhung um 3 % ist keineswegs unbedeutend. Wenn es keinen Spielraum mehr im Gleichgewicht zwischen Stromnachfrage und -angebot gibt, sind Stromausfälle wahrscheinlicher, was Auswirkungen auf verschiedene Länder haben wird. Aus diesem Grund ist die Reduzierung des Stromverbrauchs eine wichtige technologische Herausforderung.

Abe: Liegt es daran, dass das Training von KI eine riesige Menge an Elektrizität erfordert, aufgrund der hohen Anzahl an Berechnungen?

Namikawa: Natürlich, aber etwa 30 bis 40 % der gesamten Energie werden für die Kühlung der erzeugten Wärme verwendet.
Sowohl die Luftkühlung als auch die Wasserkühlung benötigen Motoren, und Leistungshalbleiter steuern deren Drehung. Da Rechenzentren viel Energie verbrauchen, ist die Stromversorgung groß, und die Umwandlung zwischen AC und DC findet ständig statt.

Die Effizienz der Energieumwandlung wird derzeit auf etwa 95 bis 96 % geschätzt, wobei etwa 5 % als Wärme verloren gehen. Die Verbesserung dieser Energieumwandlungseffizienz ist eine der technologischen Herausforderungen für Leistungshalbleiter.

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