2024年11月15日,中国在太空成功验证了首款国产碳化硅(SiC)功率器件,标志着我国在第三代半导体材料领域取得了突破性进展。这一里程碑式的成就不仅展示了中国在航天技术上慢慢的提升的决心,更为我国制造业的转型升级提供了强大动力。在此次任务中,中国科学院微电子研究所的刘新宇研究员及其团队,联手中国科学院空间应用工程与技术中心的刘彦民团队,共同研制了这一高性能功率器件,搭载于天舟八号货运飞船,开启了其在空间站的轨道科学试验之旅。
功率器件被誉为“电力电子系统的心脏”,其核心功能是实现电能的变换与控制,因此在各个电力电子系统中扮演着重要角色。在经历了多个技术替代时代的演变,现今的功率器件多以硅(Si)为基材。随技术的发展,硅基功率器件的性能逐渐逼近极限,使得第三代半导体材料的应用成为必然趋势。以碳化硅(SiC)为代表的材料,以其在高能效、小型化和轻量化上的独特优势,正慢慢的变成为新一代电源系统的首选。
根据刘新宇研究员介绍,本次任务的主要目标是对国产自研的高压抗辐射碳化硅(SiC)功率器件进行空间验证,并应用于航天电源中。值得一提的是,这款器件在空间中经过了一个多月的加电试验,测试多个方面数据显示运行正常,并进行了静态和动态参数的综合验证。这一成功为未来我国的航天电源系统提供了新的发展趋势,意味着能够在更高的电压和功率输出下运行,从而推动我们国家在探月工程、载人登月等深空探测领域的探索。
在探讨这项技术的基础上,除了其对航天技术的深远影响,碳化硅(SiC)功率器件的成功验证还引起了人们对制造业转变发展方式与经济转型的思考。随着我们国家经济的快速发展,对高效能、高精度器件的需求愈发迫切。在新能源技术、智能制造等多个领域,应用碳化硅材料制造的器件将逐步取代传统材料,实现更高的能效转化和控制能力。
业内有经验的人指出,随着新材料技术的成熟,未来碳化硅(SiC)功率器件将在数据中心、可再次生产的能源、智能电网等领域得到普遍应用。例如,在电动车辆行业,碳化硅器件可以有效提升电能的转化效率,提升电动汽车整体续航能力。当这一技术在商业应用中取得成功时,将不仅促进电动车的发展,也为我国实现“碳中和”目标提供助力。
然而,随着这样高端技术的不断推广,也要注意由此带来的社会现象及挑战。新的功率器件在研发技术和市场应用的过程中,首先需应对的是产业链的复杂性和技术壁垒。此外,行业的人才教育培训与技术转化也是推动此项技术普及的重要环节。为此,社会各界应一起努力,促进学术界、产业界的合作,共享知识与创新成果。
总结而言,中国在太空成功验证碳化硅(SiC)功率器件的成就不仅展示了航天技术进步的希望,更拉动了我国制造业的向前发展。面对未来,制造业在不断追求高效能、高性能的同时,也必须注重技术的可持续发展,以实现经济与生态的双赢。在此过程中,有关技术的研究与应用将推动更多社会问题的解决,同时也期待各界共同关注这一技术的长远发展与创新应用。
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