近日，中國在太空成功驗證了首款國產(chǎn)碳化硅（SiC）功率器件，這一突破性進展標志著第三代半導體材料有望牽引中國航天電源系統(tǒng)升級換代，為中國航天事業(yè)以及相關(guān)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級注入強大動力。

2024年11月15日，中國科學院微電子研究所劉新宇、湯益丹團隊聯(lián)合空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心劉彥民團隊研制的碳化硅載荷搭乘天舟八號貨運飛船進入太空，開啟了空間軌道科學試驗之旅。經(jīng)過一個多月的在軌加電測試，高壓400V SiC功率器件（包括SiC二極管和SiC MOSFET器件）完成了在軌試驗與應(yīng)用驗證，其靜態(tài)和動態(tài)參數(shù)均符合預期，運行正常，這一突破在2月2日得到了證實。

這不僅驗證了國產(chǎn)自研高壓抗輻射SiC功率器件的空間適應(yīng)性及其在航天電源中的應(yīng)用，還對SiC功率器件綜合輻射效應(yīng)進行了深入研究。

碳化硅器件對航天電源升級換代的重要意義

碳化硅作為第三代半導體材料的代表，具有禁帶寬度大、擊穿場強高、飽和電子速度快等顯著特性。這些優(yōu)勢使得空間電源的傳輸功率和能源轉(zhuǎn)換效率得以大幅提升，同時簡化散熱設(shè)備，降低發(fā)射成本或增加裝載容量，功率-體積比提高近5倍，完美契合了空間電源系統(tǒng)高能效、小型化和輕量化的需求。在太空極端環(huán)境下，傳統(tǒng)硅基器件易受宇宙射線影響而發(fā)生故障，而碳化硅器件憑借其出色的抗輻射性能，展現(xiàn)出更高的可靠性和穩(wěn)定性。

此次太空驗證的成功，不僅為中國未來的探月工程、載人登月及深空探測等領(lǐng)域提供了新一代高性能功率器件的有力支撐，還為國產(chǎn)SiC/GaN器件進入車規(guī)級市場提供了實證支撐。

例如，比亞迪漢EV搭載的SiC模塊將綜合效率提升約5%，續(xù)航增加50公里以上，這與太空實驗中器件在極端條件下的低損耗特性具有技術(shù)同源性。此外，碳化硅器件在新能源汽車、風力發(fā)電、智能電網(wǎng)、高速列車等多個領(lǐng)域也展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景，有望推動相關(guān)產(chǎn)業(yè)的升級換代。

從航天到民用的廣闊前景

中國在太空驗證的技術(shù)成果，為第三代半導體材料的地面應(yīng)用提供了關(guān)鍵的技術(shù)背書和產(chǎn)業(yè)化信心。航天級封裝技術(shù)和抗輻射加固工藝等經(jīng)驗，可為地面應(yīng)用場景提供借鑒，推動地面應(yīng)用中材料生長、器件設(shè)計和封裝技術(shù)的針對性優(yōu)化。同時，太空驗證中獲得的器件失效模式數(shù)據(jù)，對完善地面可靠性測試標準具有重要參考價值，有助于構(gòu)建自主可控的半導體產(chǎn)業(yè)鏈。

盡管取得了重大突破，但第三代半導體材料的產(chǎn)業(yè)化仍面臨一些挑戰(zhàn)。例如，SiC外延片成本較高，材料利用率有待提升。目前，國內(nèi)企業(yè)如三安光電已建成月產(chǎn)3000片6英寸SiC晶圓的產(chǎn)線，中車時代電氣的車規(guī)級模塊良率突破98%，這些進展與航天技術(shù)的反哺效應(yīng)息息相關(guān)。未來，隨著產(chǎn)業(yè)鏈上下游的協(xié)同創(chuàng)新，如晶盛機電研發(fā)的8英寸SiC晶體生長設(shè)備實現(xiàn)量產(chǎn)，有望進一步降低襯底成本，推動第三代半導體材料在更多領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

中國在太空成功驗證第三代半導體材料制造的功率器件，不僅是航天技術(shù)的重大突破，更是中國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要里程碑。這一成果不僅為航天領(lǐng)域帶來了新的技術(shù)選擇，也為新能源、智能電網(wǎng)、高速列車等民用領(lǐng)域的發(fā)展提供了強大動力。隨著技術(shù)的不斷優(yōu)化和產(chǎn)業(yè)化的推進，第三代半導體材料有望在中國制造業(yè)中發(fā)揮更大的作用，助力中國在全球半導體領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)從跟跑進入并跑階段。

SEMI-e2025將充分利用華南地區(qū)市場優(yōu)勢，打造寬禁帶及功率半導體主題專區(qū)，云集超100家優(yōu)質(zhì)第三代半導體展商，集中展示第三代半導體碳化硅SiC、氮化鎵GaN、石墨及碳材料、立方氮化硼（C-BN）；第四代半導體氧化鎵（Ga2O3）、金剛石、氮化鋁（AlN）；晶圓、襯底、封裝、測試、光電子器件(發(fā)光二極管LED、激光器LD、探測器、紫外)、電力電子器件(二極管、MOSFET、JFET、BJT、IGBT、GTO、ETO、SBD、HEMT等)、微波射頻器件(HEMT、MMIC)等，為半導體產(chǎn)業(yè)鏈的聯(lián)動協(xié)同注入新的活力。

往屆參與企業(yè)：

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*僅為部分企業(yè)，排名不分先后

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