近日，西安交通大学王来利教授、杨奉涛博士、裴云庆教授、杨旭教授与欧洲电力电子中心 Leo Lorenz 博士合作，在国际顶级期刊《自然综述・电气工程》（Nature Reviews Electrical Engineering）发表题为《碳化硅功率器件封装与集成》（Packaging and integration of silicon carbide power devices）的高水平综述论文。

图1 文章信息

功率器件是智能电网、新能源汽车、航空航天、能源开发等国家战略领域电能变换系统的核心基础单元，承担电能变换、调控与管理等关键功能。长期以来，传统硅（Si）材料主导功率半导体领域，但受限于窄禁带、较低临界击穿电场等物理特性，已难以满足电力电子系统在效率、功率密度、工作温度方面的进一步提升需求。

图2 功率器件广泛应用于智能电网、新能源汽车、航空航天、能源开发等我国战略领域

碳化硅（SiC）作为典型宽禁带半导体材料，具备更高临界击穿电场、更快开关速度、更高耐受温度与电压等突出优势，可显著提升系统性能：（1）更高能量转换效率；（2）更小体积无源元件；（3）更紧凑散热系统；（4）更简化电路拓扑；（5）更高功率密度与更低系统成本。

碳化硅功率器件已成为支撑我国能源转型、高端装备升级的关键核心技术。

图3 从材料、器件、封装到系统集成的角度，并结合国内外主流制造商的技术热点，系统阐述了封装与集成技术发展路径，为政策制定与产业布局的规划提供了科学依据

要充分释放碳化硅器件性能潜力，封装与集成技术是关键。传统硅器件封装方案在碳化硅应用中面临严峻挑战：（1）高速开关带来显著电磁交互效应；（2）小尺寸芯片导致热流密度急剧提升；（3）高温高压运行超出传统材料服役范围。本研究从材料、器件、封装到系统集成全链条视角，系统总结碳化硅功率器件封装集成技术发展现状与关键挑战，构建完整理论体系与统一科学方法，结合全球主流厂商技术路线，明确未来发展方向。该成果不仅为电力电子系统小型化、高效率、高可靠发展指明研究方向，更为国家相关政策制定、产业规划、技术布局提供重要科学依据，对推动我国宽禁带半导体产业自主可控与高质量发展具有重大指导意义与实践价值。 

团队介绍

王来利 教授

西安交通大学电气工程学院教授、博士生导师，工业自动化系主任

国家杰出青年科学基金获得者

长期从事宽禁带半导体器件、封装集成与电力电子变换研究，承担国家级重点项目/课题10余项，发表高水平论文300余篇，荣获：中国电工技术学会技术发明一等奖、中国电源学会科技进步一等奖、日内瓦国际发明展金奖