国产碳化硅器件上天，航天电源升级走到哪一步？

从400V在轨验证切入，看抗辐射SiC功率器件的技术门槛与国产替代路径。

商业航天的发展，需要更强的通信、计算和载荷能力，也需要为这些能力提供稳定的电能，在处理器、射频芯片之外，功率器件承担着电能变换与控制的基础功能，它的效率、可靠性和可用工作电压，会影响电源模块的设计选择。

国产抗辐射碳化硅（SiC）功率器件的一次在轨试验，为观察这一环节提供了具体入口，2025年1月，中国科学院微电子研究所披露，联合空间应用工程与技术中心研制的SiC载荷，搭乘天舟八号开展试验，经过一个多月在轨加电，国产高压400V抗辐射SiC功率器件完成第一阶段空间适应性及电源应用验证，静态、动态参数符合预期。

这项进展的价值，在于把器件放进了真实空间环境和电源应用中检验，但从一次验证走向稳定供货，还有一系列工程问题需要回答。

理解SiC的价值，可以先看电源系统的一笔“热账”。

电源模块把输入电能转换为负载需要的形式，转换过程中的损耗通常会成为热，降低损耗，既能减少电能浪费，也有机会减轻热设计负担。以输出功率1千瓦为例，假设转换效率从90%提高到95%，对应损耗将由约111瓦降到约53瓦。

SiC功率器件受到关注，正是因为它具有支撑高效率、快速开关以及减小电源体积与质量的潜力，NASA关于空间应用的技术研究，也将这些特性列为采用SiC的主要动因。

不过，这些潜力需要通过具体电路实现，更换器件后，驱动、磁性元件、布局、散热和电磁兼容设计都可能需要调整，能否获得更小、更轻、更高效的模块，要看整套方案的结果，航天电源需要的，是能在任务条件下兑现性能优势的器件。

SiC的材料优势，并不意味着所有SiC器件都可以直接进入太空。

空间电子面临不同类型的辐射影响，累积剂量造成的变化，与单个高能粒子引发的损伤，需要分别评价，NASA的研究指出，一些商用SiC器件对电离总剂量具有较好的耐受性，但仍可能受到重离子影响，进入空间应用需要有针对性的加固，这也是航天用SiC与地面产品之间的一道关键门槛。

重离子进入工作中的功率器件，可能引发永久性漏电流增加，也可能导致灾难性失效，NASA在2021年的研究中进一步强调，评价可靠性时，不能只看器件是否立即烧毁，还应关注损伤累积及其对后续工作的影响，对电源系统来说，这意味着“不失效”只是起点，器件在辐照后是否仍能保持可接受的电气特性，同样重要。

因此，“抗辐射”需要附带条件理解，面对怎样的粒子、施加多大电压、处于什么工作状态，以及试验之后哪些参数发生了变化，只用一个耐压数值或一项辐照指标，很难概括器件的空间适用性。

抗辐射SiC的产业价值，最终需要通过电源产品体现。

首先是器件本身，除了导通、开关等性能，还需要说明辐射条件下的可用范围，以及生产批次之间能否保持一致，客户采购的是具有可追溯质量记录的产品，样品表现需要进一步转化为稳定制造能力。

接下来是电源模块。

SiC器件需要与驱动、控制、磁性元件和封装方案配合，更快的开关速度会给布局和电磁兼容带来新的设计要求，若外围设计不能配合，器件优势就可能在模块层面被抵消。

最后是任务应用。

卫星研制单位需要明确适用边界，允许的电压和温度范围是什么，如何降额使用，出现异常时怎样保护，哪些验证结果可以复用，由此看，国产替代可以沿着三层推进：

器件层：形成符合需求、质量可控的抗辐射功率器件。
模块层：把器件能力转化为可测量的效率、功率密度与可靠性表现。
任务层：积累应用记录，降低后续型号导入的不确定性。

这三层之间，需要设计数据、试验报告和应用反馈连接，器件厂商与电源模块厂商的协同，会直接影响成果转化速度。

根据公开信息，目前大部分碳化硅器件厂商还停留在车规级别，同时可以承接军工/航天级任务的厂商还相对较少，但航天电子降本还有一个受到关注的方向，即扩大工业级、车规级元器件的应用。

今年5月，航天科技集团披露，八院808所根据任务环境、寿命要求等指标划分单机应用等级，并结合元器件关键程度，建立差异化选用路径，推进工业级、车规级元器件应用，元器件选型开始更细致地围绕任务需求展开，不同位置、不同功能的器件，可以采用与其风险相匹配的质量保证方式。

但“车规上天”有明确的技术边界，就如上文所述，空间辐射可能对电子器件造成累积损伤，也可能由单个粒子触发瞬态错误或永久性故障，这些风险取决于任务、环境、应用和寿命，商用现货器件同样需要进行相关评估，因此，车规认证不能直接代替空间辐射适应性验证，能否使用某颗器件，仍需要结合轨道、寿命、屏蔽条件和功能关键程度判断。

对国产碳化硅厂商来说，这提供了一条扩大应用范围的路径，利用成熟供应链，再配合任务所需的测试、筛选与系统防护，但这条路径能否成立，要落实到具体产品和任务。

公司	证券代码	近期市值
中车时代电气	688187.SH	约626.76亿元
三安光电	600703.SH	约503.89亿元
斯达半导	603290.SH	约173.52亿元
士兰微	600460.SH	约437.32亿元
芯联集成	688469.SH	约681.51亿元
宏微科技	688711.SH	约50.13亿元
扬杰科技	300373.SZ	约424.57亿元
基本半导体	09971.HK	约139亿港元