数字加密货币通过特定计算生成，俗称“挖矿”。该过程高度依赖算力与功耗效率，单位功耗下算力越高，“挖矿”能力越强。尽管矿机芯片厂商持续提升性能，但随着挖矿规模扩大，整体能耗急剧上升。
据CryptoMonday数据，单笔比特币交易耗电约2,165度。剑桥大学2021年初统计显示，全球加密货币年耗电量已超过阿根廷、荷兰和阿联酋，接近挪威水平。
图1：加密货币耗电量（图源：剑桥大学）
高能耗已成为比特币及整个加密产业关注的核心问题。为提升矿机电源效率，SiC（碳化硅）技术正发挥关键作用，推动矿机向更高功率密度发展。本文将解析SiC在矿机电源系统中的应用价值，并介绍贸泽电子平台提供的高性能SiC元器件。
用电效率决定“挖矿”收益
矿机长期处于极限运行状态，无论是基于显卡、FPGA还是ASIC设计，均需高效稳定的电源支持。优质电源不仅能提供所需功率，还能通过更高的转换效率降低电费支出，保障系统稳定输出。
对矿机使用者而言，最大运营成本并非设备采购，而是持续产生的电费。以某款算力13.5T、功耗1.4kW的矿机为例，日耗电量达33.6度。考虑到矿场通常部署数千至数十万台设备，电源效率的微小提升即可带来显著的成本节约。
为最大化“挖矿”收益，行业主要从两个方向优化用电效率：
提高挖矿芯片的算力/功率比
即在相同能耗下提升算力输出，从而增加单位时间内的挖矿产出。然而，这涉及芯片频率、带宽、工艺制程等多方面技术挑战，通常需采用先进代工工艺，导致成本高昂，投入产出比面临压力。
提升矿机主板电源效率
矿机电源是一个系统工程，可通过技术创新、拓扑优化和元器件升级实现整体性能提升。主要目标包括：提升输出功率以匹配高性能算力模块，以及提高电能转化效率以实现节能降耗。同时，增强过压、过流、过温等保护机制，也能有效提升系统稳定性，降低维护成本。
主流矿机厂商在发布新品时，常同步更新电源主板或模块。其中，采用高性能功率器件是提升电源效率的关键手段，而SiC器件正是这一领域的核心技术代表。
SiC可提升矿机电源效率与可靠性
作为新型半导体材料，SiC具备击穿电场高、热导率高、电子饱和速率高、抗辐射能力强等优势，使SiC器件在开关损耗、导通损耗、耐压能力、工作频率和温度等方面表现优异，有助于实现更高功率密度和能量转换效率。
在功率提升方面，SiC器件可承受更高电压与电流，天然适配大功率电源需求。其低开关与导通损耗还能减少散热组件使用，并通过创新拓扑缩小电容等无源元件体积，进一步提升集成度。
在能效方面，SiC器件具有更低的导通电阻，支持更高开关频率，从而实现更高效的能量转换。相较传统Si器件，SiC方案可在不显著增加设计复杂度的前提下达成更高效率，避免因芯片面积过大带来的成本上升问题。
此外，SiC在热击穿防护、电压浪涌抑制等方面表现更优，显著增强电源系统的可靠性。随着矿机电源进入精细化大功率时代，SiC技术在效率、可靠性和热管理方面的综合优势愈发突出。
以下推荐几款贸泽电子在售的高性能SiC器件，助力矿机电源应对日益严苛的能效要求。
基于独特共源共栅电路配置的SiC FET
SiC FET因其接近理想的开关特性，被视为高效电源的理想选择。采用共源共栅结构的SiC FET在性能表征（FoM）上优于同类型的SiC MOSFET，如下图所示。
图2：SiC FET和SiC MOSFET的性能表征比较（图源：UnitedSiC）
推荐产品一：UJ4C075060K3S，来自UnitedSiC（已被Qorvo收购），为第四代750V SiC FET，采用三引线TO-247-3L封装。
图3：UJ4C075060K3S（图源：UnitedSiC）
该器件具备60mΩ超低RDS(on)，单位面积通态电阻更低，同时优化了Coss(er)/Eoss、Coss(tr)、Qrr及Eon/Eoff等参数，在硬开关应用中表现出极低的RDS(on)xEOSS，显著降低导通与关断损耗。
UJ4C075060K3S支持标准0V至12V或15V栅极驱动电压，可直接替代现有Si IGBT、Si FET、SiC FET或Si超级结器件，无需更改驱动电路。其还具备优异的反向恢复性能、体二极管特性、低栅极电荷和ESD保护能力。
推荐产品二：UJ4C075060K4S，同属UnitedSiC第四代750V SiC FET系列，采用四引线TO-247-4封装。
图5：UJ4C075060K4S（图源：UnitedSiC）
该封装引入开尔文源极设计，有效降低开关损耗与栅极振铃，消除驱动回路中的源极电感，缩短驱动路径，减小杂散参数，提升驱动可靠性。
UnitedSiC UJ4C系列广泛应用于矿机电源、工业充电、电信整流器、数据中心PFC、可再生能源与储能系统。产品符合AEC-Q101标准，亦适用于汽车充电领域。
对软开关设计进行优化的UJ3C SiC FET
除UJ4C系列外，UnitedSiC的UJ3C SiC FET同样具备卓越性能。得益于共源共栅结构，其在导通、开关、雪崩耐受及并联工作等方面优于SiC MOSFET、Si MOSFET和GaN HEMT。
以UF3SC120009K4S为例，测试显示其在短电感尖峰下峰值雪崩电流超过200A，展现出强大的电流吸收能力。
图6：UF3SC120009K4S典型的雪崩特性（图源：UnitedSiC）
在并联应用中，因RDS(on)具有正温度系数且由SiC JFET主导开关行为，电流分配均衡性良好。实测表明，两颗UF3SC120009K4S在高速开关条件下实现优异的电流共享。
图7：UF3SC120009K4S并联工作特性（图源：UnitedSiC）
推荐型号：UJ3C065080K3S，采用TO-247-3L封装，针对软开关优化，结合MOSFET的易驱动特性与SiC JFET的高效率、高速和高温耐受能力，支持更高开关频率，在保证效率的同时减小无源元件尺寸与成本。
图8：UJ3C065080K3S（图源：UnitedSiC）
UJ3C系列还提供D2PAK-3L、TO-220-3L等工业标准封装，适用于光伏逆变器、开关电源、PFC模块、电机驱动和感应加热等领域。多数产品符合AEC-Q101标准，适合汽车级应用。
可直连矿机负载板的交流-直流前端电源
针对高性能计算设备对稳定直流供电的需求，推荐Bel Power Solutions推出的PET2000-NAS446交流-直流前端电源，可在贸泽电子平台查询物料号获取。
图9：PET2000-NAS446（图源：Bel Power Solutions）
PET2000-NAS446为2,000W全数字控制型AC-DC电源，具备功率因数校正功能，可将交流输入转换为12VDC主输出。产品具备80 PLUS白金级高效率、连续2,000W输出能力、不间断12V待机输出及高密度设计等特点。
该电源配备四根450mm电缆与20引脚连接器，可直接连接多个矿机负载板，简化系统布线。
图10：PET2000-NAS446系统框图（图源：Bel Power Solutions）
图11：PET2000-NAS446高效率表现（图源：Bel Power Solutions）
产品符合国际安全标准，带有CE认证标志，适用于加密货币挖矿、区块链设备、网络交换机、服务器和路由器等高可靠性应用场景。
效率与可靠性是电源产品的永久追求
在全球倡导可持续发展的背景下，各国对电源能效与品质要求日益严格，低效产品将逐步被淘汰。加密货币产业亟需通过技术手段遏制能耗增长趋势，而电源系统优化是关键路径之一。贸泽电子为工程师提供丰富的元器件选型与技术支持，助力高效矿机电源的研发与落地。