新突破！我国成功在太空验证第三代半导体材料制造的功率器件

首款国产碳化硅功率器件太空验证成功，牵引我国航天电源升级换代

澎湃新闻近日从中国科学院微电子研究所获悉，我国在太空成功验证了首款国产碳化硅（SiC）功率器件，这一重大突破标志着我国在第三代半导体材料领域取得了重要的进展。
此次成果为我国航天电源系统的升级换代打下了坚实的基础，并有望在未来推动一系列科技领域的革新。

功率器件是实现电能变换和控制的核心，被誉为电力电子系统的心脏。
随着科技的发展，硅（Si）基功率器件的性能逐渐逼近极限，以碳化硅（SiC）为代表的第三代半导体材料应运而生。
SiC具有禁带宽度大、击穿场强高、饱和电子速度快等优势，可大幅提高空间电源的传输功率和能源转换效率。

中国科学院微电子研究所的刘新宇、汤益丹团队联合空间应用工程与技术中心的刘彦民团队，经过不懈努力，成功研制出碳化硅（SiC）载荷。
该载荷于2024年11月15日搭乘天舟八号货运飞船飞向太空，开启了空间轨道科学试验之旅。

经过一个多月的在轨加电试验，SiC载荷测试数据正常，高压400V SiC功率器件在轨试验与应用验证完成。
这次搭载的SiC载荷系统主要任务包括国产自研高压抗辐射SiC功率器件的空间验证及其在航天电源中的应用验证、SiC功率器件综合辐射效应等科学研究。

此次第一阶段任务的顺利完成，实现了首款国产高压400V抗辐射SiC功率器件空间环境适应性验证及其在电源系统中的在轨应用验证。
这一成果标志着在以克为计量的空间载荷需求下，SiC功率器件将成为大幅提升空间电源效率的优选方案，牵引空间电源系统的升级换代。

刘新宇表示，中国自主研制成功首款国产高压抗辐射SiC功率器件，并通过空间验证、实现其在电源系统中的在轨应用，这一成就为未来中国探月工程、载人登月、深空探测等领域提供了可供选择的新一代功率器件。
他说：“这是我们国家在这一领域的重要突破，也是我们在全球竞争中的一大进步。
”

世界各国均在积极进行第三代半导体材料的战略部署，其中的重点即SiC。
SiC已成为下一代功率器件竞争的制高点，其应用潜力不仅在航天领域，在高速列车、风力发电及智能电网等领域，SiC也独具优势。

在航天领域，SiC的高效率和优良的抗辐射性能使其成为理想的选择。
它可以大幅提高空间电源的传输功率和能源转换效率，简化散热设备，降低发射成本或增加装载容量。
SiC的功率-体积比提高近5倍，满足空间电源系统高能效、小型化和轻量化需求。

SiC在高速列车、风力发电及智能电网等领域也有巨大的应用潜力。
高速列车需要高效的电力转换和控制系统，SiC功率器件可以提高列车的能源效率和运行稳定性。
在风力发电领域，SiC可以承受高温和恶劣的环境条件，提高风力发电机的效率和可靠性。
在智能电网中，SiC的应用可以帮助实现更高效、更智能的电力分配和管理。

首款国产碳化硅功率器件的太空验证成功是我国在第三代半导体材料领域的重要突破，也是我国在全球竞争中的一大进步。
这一成果不仅有望牵引我国航天电源的升级换代，而且将在未来推动一系列科技领域的革新和发展。

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