固态变压器（SST）战略蓝图与硬件重构：国产碳化硅功率半导体的崛起之路

固态变压器（SST）战略蓝图与硬件重构：国产碳化硅功率半导体的崛起之路

倾佳电子（Changer Tech）是一家专注于功率半导体和新能源汽车连接器的分销商。主要服务于中国工业电源、电力电子设备和新能源汽车产业链。倾佳电子聚焦于新能源、交通电动化和数字化转型三大方向，力推BASiC基本半导体SiC碳化硅MOSFET单管，SiC碳化硅MOSFET功率模块，SiC模块驱动板等功率半导体器件以及新能源汽车连接器。

倾佳电子杨茜致力于推动国产SiC碳化硅模块在电力电子应用中全面取代进口IGBT模块，助力电力电子行业自主可控和产业升级！

倾佳电子杨茜咬住SiC碳化硅MOSFET功率器件三个必然，勇立功率半导体器件变革潮头：

倾佳电子杨茜咬住SiC碳化硅MOSFET模块全面取代IGBT模块和IPM模块的必然趋势！

倾佳电子杨茜咬住SiC碳化硅MOSFET单管全面取代IGBT单管和大于650V的高压硅MOSFET的必然趋势！

倾佳电子杨茜咬住650V SiC碳化硅MOSFET单管全面取代SJ超结MOSFET和高压GaN 器件的必然趋势！

1. 宏观战略背景：能源变革下的SST新定位

1.1 全球能源互联网与新型电力系统的构建挑战

在二十一世纪的第三个十年，全球能源格局正经历着自工业革命以来最为深刻的变革。随着“碳达峰、碳中和”目标的提出，构建以新能源为主体的新型电力系统已成为国家能源战略的核心。这一转型的核心特征在于电源侧的清洁化、负荷侧的电气化以及电网侧的智能化。然而，传统电力系统基于工频（50Hz/60Hz）磁路耦合的架构，在面对高比例可再生能源接入、源网荷储高度互动以及交直流混合配电网的复杂需求时，逐渐显露出其物理局限性。

传统的工频变压器（Line Frequency Transformer, LFT）虽然在过去百年间作为电网的基石发挥了巨大作用，但其仅具备单一的电压变换与电气隔离功能。在现代电网中，光伏、风电等分布式能源通常通过电力电子逆变器接入，而储能装置、电动汽车充电桩以及现代数据中心等直流负荷亦需经由整流环节取电。这种“交-直-交”的多级变换不仅降低了系统效率，还引入了复杂的电能质量问题。更重要的是，传统变压器缺乏能量流的动态调控能力，无法充当智能电网的“主动执行机构”。

在此背景下，固态变压器（Solid State Transformer, SST），又称电力电子变压器（PET），被视为能源互联网中的“能量路由器”。SST不仅仅是电压等级变换的设备，它融合了高压大功率电力电子变换技术与高频隔离技术，具备交直流混合接口、潮流灵活控制、无功功率补偿、电压暂降治理以及故障隔离等多重功能。从战略高度审视，SST是实现配电网柔性互联、支撑分布式能源就地消纳、构建交直流混合微网的关键物理载体，其战略意义不亚于通信网络中的核心路由器。

1.2 装备小型化、轻量化与资源节约的必然逻辑

除了功能上的代际跨越，SST在形态上的革命性变化同样具有深远的战略价值。根据电磁感应定律，变压器的体积和重量与工作频率成反比。传统变压器运行于工频，导致其铁芯和绕组体积庞大，消耗了大量的铜材和硅钢片资源。这不仅使得设备笨重、占地面积大，增加了运输和安装成本，还在制造过程中产生了巨大的碳足迹。

SST通过引入高频链技术，将电能变换频率提升至kHz甚至MHz级别，从而使得磁性元件的体积呈数量级缩小。这种轻量化、小型化的特征，使得SST在对空间和重量极其敏感的应用场景中具有不可替代的优势。例如，在海上风电领域，轻量化的SST可以显著降低海上平台的建设成本和维护难度；在高速轨道交通领域，车载牵引变压器的轻量化直接关系到列车的能耗与运载效率；在移动应急电源和航空航天领域，体积优势更是决定性的。此外，SST的模块化设计理念使其具备极强的扩展性和冗余度，便于实现标准化的制造与维护，这符合高端装备制造业向精密化、集约化发展的总体趋势 。

1.3 产业链自主可控与半导体战略高地

SST作为电网的核心枢纽装备，其安全性与可靠性直接关系到国家能源安全。而SST的性能上限、可靠性水平以及成本竞争力，在根本上取决于其核心心脏——功率半导体器件。长期以来，高压大功率半导体领域被欧美日厂商垄断，这对我国新型电力基础设施的供应链安全构成了潜在风险。

随着第三代半导体材料——碳化硅（Silicon Carbide, SiC）技术的成熟，电力电子行业迎来了突破硅基器件物理极限的契机。SiC器件凭借其高耐压、低导通电阻、高频开关以及耐高温的特性，完美契合了SST对高压、高频、高功率密度的需求。因此，结合国产SiC功率半导体的崛起，探讨SST的硬件实现，不仅是一个技术问题，更是一个关乎产业链自主可控、抢占下一代电力电子技术制高点的战略命题。以基本半导体、基本半导体子公司青铜剑技术等为代表的中国企业，通过在芯片设计、晶圆制造、模块封装及驱动控制全链条的突破，正在为SST的规模化应用提供坚实的国产化硬件底座 。

2. 固态变压器的核心架构与技术挑战

2.1 主流拓扑架构及其对器件的需求

SST的硬件实现是一个复杂的系统工程，通常采用模块化多电平级联架构以适应中高压配电网（如10kV/35kV）的电压等级。典型的SST架构包含三个核心功率级：

输入整流级（Front-End Converter, FEC）：

该级直接面向中高压交流电网，负责将工频交流电转换为高压直流电（HVDC），同时维持网侧电流的正弦化和单位功率因数。在这一层级，主要采用级联H桥（Cascaded H-Bridge, CHB）或模块化多电平换流器（MMC）拓扑。由于直接承受高压，该级对功率器件的耐压等级和可靠性要求极高。若采用传统的硅基IGBT，往往需要更多的级联单元来分担电压，这增加了系统的复杂度和控制难度。SiC器件的高耐压特性使得在同等电压等级下可以减少级联数量，简化系统结构。

隔离变换级（Dual Active Bridge, DAB / LLC）：

这是SST的心脏部位，负责实现高压直流母线与低压直流母线之间的能量双向传输与电气隔离。该级通常采用双有源桥（DAB）或LLC谐振变换器拓扑，内部包含高频变压器。此级的开关频率直接决定了变压器的体积。传统的硅基IGBT由于拖尾电流效应，开关频率通常限制在几kHz到十几kHz，限制了功率密度的提升。而SiC MOSFET可以轻松实现几十kHz至上百kHz的开关频率，使得高频变压器的小型化成为可能 。

输出逆变级（Inverter）：

该级将低压直流电转换为用户所需的工频交流电（如380V/220V），或直接引出直流端口供直流负荷使用。此级通常面临负载波动、短路冲击等复杂工况，要求功率器件具备极强的抗冲击能力和短路保护能力。

2.2 硅基器件的物理瓶颈

在SST的早期研究与样机研制中，硅基IGBT是主要的功率开关选型。然而，随着研究的深入，硅材料的物理极限逐渐成为制约SST性能提升的“天花板”：

• 开关损耗与频率的矛盾：IGBT作为双极性器件，在关断过程中存在少数载流子复合过程，产生显著的拖尾电流，导致高额的关断损耗。这一特性将IGBT的实际应用频率锁定在音频范围内，导致SST的高频变压器依然笨重，且工作噪音大，难以满足紧凑型和静音化的要求。
• 导通损耗与耐压的矛盾：硅器件的漂移区电阻随耐压的2.5次方增长。为了维持合理的导通压降，高压IGBT不得不通过增加载流子注入来降低电阻，但这又进一步恶化了开关速度。这种“跷跷板”效应使得硅基SST在效率和体积之间难以取得突破性平衡。
• 热特性的限制：硅器件的理论最高工作结温较低，且热导率有限。在SST紧凑的内部空间中，高密度的热流难以快速散出，迫使设计者采用庞大的散热系统，抵消了电力电子集成带来的体积优势。

2.3 碳化硅材料的革命性突破

碳化硅作为第三代宽禁带半导体材料，其物理特性为SST的硬件实现提供了完美的解决方案：

• 高临界击穿场强：SiC的击穿场强是Si的10倍。这意味着在制造同样耐压（如1200V或1700V）的器件时，SiC的漂移区厚度仅为Si的十分之一，掺杂浓度可提高百倍。这直接带来了极低的导通电阻（RDS(on)​）。例如，基本半导体的1200V SiC MOSFET在高温下依然保持极低的导通阻抗，大幅降低了SST的导通损耗 。
• 高电子饱和漂移速率：SiC的电子饱和漂移速率是Si的2倍，结合其单极性导电机制（MOSFET无尾电流），使得SiC器件的开关速度极快。在SST应用中，这意味着可以将DAB或LLC级的开关频率提升至50kHz-100kHz以上，从而大幅减小磁性元件体积，实现真正的“固态”化 。
• 高热导率与宽禁带：SiC的热导率是Si的3倍，禁带宽度是Si的3倍。这赋予了SiC器件极强的高温工作能力。国产SiC模块已验证可长期稳定运行在175∘C结温下，甚至短时承受更高温度，极大简化了SST的散热设计，提升了系统的鲁棒性 。

3. 碳化硅功率器件：SST硬件的物理基石与国产化进程

3.1 国产SiC技术的代际演进与性能特征

随着SST对核心器件需求的明确，国产功率半导体企业在SiC领域取得了长足进步。以深圳基本半导体为例，其SiC MOSFET技术已迭代至第三代（B3M系列），在关键指标上实现了对国际一流水平的追赶甚至超越 。

3.1.1 静态参数的优越性分析

在SST的输入整流级和输出级，器件的静态导通损耗占据主导地位。根据实测数据，BMF240R12E2G3（1200V SiC MOSFET）模块展现了卓越的静态特性：

• 击穿电压余量：在Tj​=25∘C时，实测击穿电压（BVDSS​）高达1627V（上管）和1621V（下管），远超标称的1200V。即便在175∘C高温下，击穿电压仍保持在1650V以上 。这种高电压余量对于直接连接电网的SST至关重要，能够有效抵抗电网侧的雷击浪涌和操作过电压，提高装置的在线运行可靠性。
• 阈值电压稳定性：栅极阈值电压（VGS(th)​）的一致性对于多管并联和桥臂控制至关重要。国产模块在高温下的阈值电压漂移控制在合理范围内（150∘C时约为3.4V），既保证了高温下的抗干扰能力，又避免了阈值过低导致的误导通风险 。
• 漏电流控制：零栅压漏电流（IDSS​）是衡量器件工艺质量的重要指标。国产模块在1200V阻断电压下的漏电流仅为微安级，表明其边缘终端设计和钝化工艺已达到极高水准 。

3.1.2 动态开关特性的质变

SST的核心优势在于高频化，这依赖于器件的动态性能。对比国产BMF540R12KA3（1200V/540A）与国际知名品牌Cree的同规格产品CAB530M12BM3，双脉冲测试结果揭示了显著差异：

• 开关速度：在推荐的驱动电阻RG​=2Ω下，国产模块的开通延时（td(on)​）为106.6ns，明显快于竞品的127.4ns；关断延时（td(off)​）为209.92ns，仅为竞品407.04ns的一半左右 。更快的开关速度意味着更短的死区时间需求，这对于提升SST中DAB变换器的传输功率范围和效率具有直接意义。
• 开关损耗：在600V/270A工况下，国产模块的总开关损耗（Etotal​）为12.9mJ，显著低于竞品的18.75mJ 。在540A大电流工况下，国产模块的Etotal​为26.96mJ，而竞品高达39.05mJ 。这种约30%的损耗降低，直接转化为SST整机效率的提升和散热成本的降低。
• 反向恢复特性：SST中的整流桥臂和DAB原副边开关管经常工作在硬开关或非完全软开关状态，体二极管的反向恢复特性至关重要。国产模块通过工艺优化或集成SBD，显著降低了反向恢复电荷（Qrr​）和反向恢复电流峰值（Irrm​）。数据显示，国产模块的Qrr​仅为1.93uC，且反向恢复电流的di/dt更平缓，这不仅降低了恢复损耗，还大幅减小了电磁干扰（EMI），降低了SST滤波器的设计难度 。

3.2 针对SST不同层级的模块化选型策略

SST的拓扑结构决定了其对功率模块封装形式的多样化需求。国产SiC模块家族提供了丰富的封装选择，覆盖了从辅助电源到主功率级的全场景 。

3.2.1 34mm模块：级联H桥子单元的理想选择

对于采用级联H桥（CHB）架构的SST，由于通过级联承担高压，每个H桥子模块的直流母线电压通常在600V-800V之间，功率等级在几十kW。

• 选型推荐：BMF80R12RA3（1200V/80mR/34mm封装）。
• 技术适配性：34mm封装模块体积极其紧凑，且具有极低的杂散电感（约14nH）。在SST的子模块设计中，这种低感特性可以显著降低SiC高速开关时的关断过电压，允许设计者减小甚至取消吸收电容，进一步提升功率密度。此外，其半桥拓扑天然适合构建H桥结构，两个模块即可构成一个完整的单相逆变/整流单元 。
• 性能实证：在焊机H桥拓扑（类似SST子模块工况）仿真中，使用BMF80R12RA3将开关频率从IGBT时代的20kHz提升至80kHz，总损耗反而从596.6W大幅下降至239.84W，整机效率提升近1.6个百分点 1。这充分证明了在SST应用中，SiC能够同时实现“高频化”与“高效率”的双重目标。

3.2.2 62mm模块：中大功率直流变换级的基石

在SST的低压大电流侧，或者采用MMC拓扑的子模块中，往往需要承受数百安培的电流。

• 选型推荐：BMF540R12KA3（1200V/540A/62mm封装）。
• 技术适配性：62mm是工业界最通用的标准封装，具有良好的机械兼容性。国产BMF540R12KA3通过多芯片并联技术，实现了540A的额定电流和低至2.5mΩ的导通电阻 1。其铜基板设计提供了巨大的热容，能够承受SST在电网短路或过载瞬间的冲击热流。
• 应用场景：该模块非常适合SST中的隔离级（DAB）低压侧，能够处理大电流并保持低导通损耗。在电机驱动仿真（类比SST逆变级）中，该模块在12kHz频率下效率高达99.39%，且结温控制在109∘C的极佳水平 。

3.2.3 E3B/ED3封装：面向未来的兆瓦级SST

随着SST向更高容量发展，传统的工业封装可能面临电流瓶颈。国产Pcore™6 E3B系列采用大功率设计，支持更高电流密度，且优化的内部布局进一步降低了热阻，适合作为兆瓦级SST的核心功率传输单元 。

4. 封装技术革命：应对SST的极端工况

SST通常安装在户外箱变、风机塔筒或电力机车内部，面临着高温、高湿、震动及频繁的功率冲击等恶劣工况。SiC芯片虽然耐高温，但如果封装材料不能匹配，将成为系统的短板。国产SiC模块在封装技术上进行了革命性升级，以匹配SST的高可靠性需求。

4.1 氮化硅（Si3​N4​）AMB基板的应用

传统的功率模块多采用氧化铝（Al2​O3​）DBC（Direct Bonded Copper）基板。然而，Al2​O3​的热导率较低（约24 W/mK），且机械强度较差，在SiC芯片产生的高温热应力下容易发生陶瓷断裂。

国产技术路线：基本半导体的Pcore™2等高端系列模块全面引入了氮化硅（Si3​N4​）AMB（Active Metal Brazing）基板技术 。

性能优势：

• 高热导率：Si3​N4​的热导率高达90 W/mK，是Al2​O3​的近4倍。这极大地降低了模块的结-壳热阻（RthJC​），使得SST内部的热量能够迅速传导至散热器，降低了芯片结温 。
• 超强机械性能：Si3​N4​的抗弯强度高达700 N/mm²，断裂强度为6.0 MPa·m​，远超Al2​O3​和AIN材料 。
• 可靠性提升：在SST频繁的负载波动导致的温度循环中，Si3​N4​基板表现出极强的抗热冲击能力。实验数据显示，在经历1000次严苛的温度冲击后，Al2​O3​基板已出现铜层剥离，而Si3​N4​基板的剥离强度仍保持在≥10N/mm的水平，完好无损 。这意味着采用该技术的SST具备更长的全生命周期寿命。

4.2 互连工艺的升级：银烧结与高温焊料

SiC芯片具备在200∘C以上工作的潜力，但传统锡铅焊料的熔点较低，且在高温下容易产生金属间化合物老化，导致热阻增加和失效。

• 银烧结技术：部分国产车规级和高端工业模块开始采用银烧结（Silver Sintering）工艺替代传统芯片焊接。纳米银膏在低温高压下烧结成致密的银层，其熔点高达960∘C，热导率和电导率极高。这使得模块能够承受SST中更高的工作温度和更剧烈的功率循环 。
• 高温焊料：在常规工业模块中，也引入了高性能的高温焊料，配合优化的真空回流焊工艺，确保了极低的空洞率和优异的连接可靠性 。

4.3 严格的可靠性验证体系

为了确保国产SST的稳定运行，相关SiC模块必须经过超越传统标准的可靠性测试。根据基本半导体的可靠性试验报告，国产模块通过了以下严苛测试：

• 高温反偏（HTRB） ：在Tj​=175∘C、1200V高压下持续运行1000小时，验证了晶圆边缘终端和钝化层的稳定性 。
• 高温高湿反偏（H3TRB） ：在85∘C、85湿度下施加960V高压运行1000小时。这是对SST户外运行环境的模拟，验证了模块封装的密封性和抗电化学腐蚀能力 。
• 间歇运行寿命（IOL） ：通过主动调节负载电流使结温产生ΔTj​≥100∘C的波动，循环15000次。该测试直接模拟SST在电网负荷波动下的工况，验证了键合线和基板连接层的抗疲劳能力 1

5. 驱动与保护：释放SiC潜能的关键

SiC MOSFET极高的开关速度（dv/dt>50V/ns）虽然降低了损耗，但也给栅极驱动电路设计带来了巨大挑战。如果驱动方案设计不当，极易引发误导通、振荡甚至炸机。因此，高性能的SST必须配备专用的SiC驱动解决方案。

5.1 米勒效应与有源钳位技术

在SST的桥式电路（如DAB原边H桥）中，当上管快速开通时，桥臂中点电压剧烈上升。高dv/dt会通过下管的米勒电容（Cgd​）产生位移电流（i=Cgd​⋅dv/dt）。该电流流经下管的栅极回路电阻，会在栅极产生感应电压。由于SiC MOSFET的开启阈值电压（VGS(th)​）较低（通常仅为2V左右，且随温度升高而降低），这个感应电压极易导致下管误导通，造成桥臂直通短路 1。

国产解决方案：基本半导体子公司青铜剑技术均推出了带有**有源米勒钳位（Active Miller Clamp）**功能的驱动芯片和驱动板（如BTD5350系列、2CP0220T12系列）。

• 工作机理：驱动器实时监测栅极电压。在关断状态下，当检测到栅极电压低于预设阈值（如2V）时，驱动器内部的一个低阻抗MOSFET导通，将栅极直接短接到负电源轨（VEE）。这为米勒电流提供了一条低阻抗的旁路通道，使其不流经栅极电阻，从而将栅极电压死死“钳”在安全电平 。
• 实测效果对比：双脉冲实验数据显示，在没有米勒钳位时，下管栅极受干扰电压高达7.3V，远超阈值电压，极度危险；而启用米勒钳位功能后，干扰电压被抑制在2V以内，且由于通过低阻抗旁路泄放了电荷，开关波形的振荡也得到了明显抑制 。这一技术是SST实现高可靠运行的“安全阀”。

5.2 隔离与电源技术的创新

SST涉及中高压电网与低压控制侧的电气隔离，驱动电路必须具备极高的绝缘耐压和共模瞬态抗扰度（CMTI）。

• 高压隔离驱动：青铜剑技术的XHP3封装驱动器（2CP0335V系列）专为3300V高压应用设计，采用光纤接口进行信号传输，配合高绝缘等级的变压器，实现了原副边8000Vrms的绝缘耐压 。这对于直接接入3kV/10kV配电网的SST级联单元至关重要。
• 低耦合电容电源：驱动电源的隔离变压器是高频共模干扰穿透隔离屏障的主要路径。基本半导体推出了专用的驱动电源芯片BTP1521P，配合定制的低耦合电容隔离变压器（TR-P15DS23-EE13），大幅降低了原副边寄生电容 。这有效阻断了SiC高频开关产生的共模噪声向控制侧的传播，保证了SST控制系统的稳定性。

5.3 智能保护与即插即用

为了简化SST的系统集成难度，国产厂商基本半导体子公司青铜剑技术推出了“即插即用”式驱动板（如BSRD-2503适配62mm模块）。这些驱动板直接安装在功率模块上方，最大限度地减小了栅极回路的寄生电感 。

• 短路保护（DESAT） ：SST在运行中可能面临负载短路。国产驱动器集成了快速去饱和检测功能，能在微秒级时间内检测到短路电流，并触发保护 。
• 软关断（Soft Turn-off） ：在触发短路保护时，如果直接硬关断，巨大的di/dt会在杂散电感上产生极高的过电压击穿器件。国产驱动器采用软关断技术，在故障时通过增大关断电阻或分级关断，缓慢切断短路电流，确保SST在故障工况下的安全性 。
• 宽压输入与欠压保护：考虑到电网电压波动，驱动器电源支持宽范围输入，并集成原副边欠压保护（UVLO），防止驱动电压不足导致SiC器件工作在线性区而过热烧毁 。

6. 系统级仿真与效能分析：数据背后的价值

为了量化SiC给SST带来的性能提升，基于提供的电力电子仿真数据，我们可以从效率、损耗和频率特性三个维度进行深入剖析。

6.1 效率与损耗的断崖式差异

在电机驱动仿真（可类比SST的逆变级）中，对比了采用SiC MOSFET（BMF540R12KA3）与同电压电流等级的IGBT模块（FF800R12KE7）的系统性能。

工况设定：母线电压800V，输出电流300Arms，开关频率6kHz（IGBT的典型上限）。

损耗数据：

• IGBT方案：单开关总损耗为1119.71W，其中开关损耗高达957.75W，占比超过85%。这表明IGBT在6kHz下已接近性能极限，大量的能量被浪费在开关过程的拖尾电流中 。
• SiC方案：单开关总损耗仅为185.35W，其中开关损耗仅为51.71W。总损耗仅为IGBT方案的16.5% 。

效率对比：IGBT系统的整机效率为97.25%，而SiC系统高达99.53% 。对于一台1MW的SST，这2.28%的效率差意味着满载运行时每小时可节省22.8度电，全年可节省约20万度电，经济效益和减排效益巨大。

6.2 频率提升与体积缩减的潜力

SST追求高频化以减小变压器体积。仿真进一步对比了输出电流与开关频率的关系。

• IGBT的频率墙：仿真曲线显示，随着频率超过10kHz，IGBT的输出电流能力急剧下降，损耗呈指数级上升，已无法有效运行 。
• SiC的频率优势：SiC模块在20kHz、30kHz甚至更高频率下，输出电流能力下降非常平缓。在30kHz时，其损耗仍低于IGBT在6kHz时的水平。这意味着设计者可以将SST的工作频率设计在20kHz-50kHz区间，从而将中频变压器的体积缩小4-5倍，同时还能保持极高的系统效率 。
• 焊机H桥仿真佐证：在20kW焊机H桥（类比SST子模块）仿真中，将频率从20kHz（IGBT）提升至80kHz（SiC），系统总损耗反而从596.6W降低至239.84W 。这有力地证明了SiC是实现SST“高频化”与“高效率”鱼与熊掌兼得的唯一路径。

6.3 散热设计的简化

在固定结温约束（Tj​≤175∘C）的仿真中，SiC模块在同等散热条件下能输出更大的电流（556.5A vs IGBT的446A），或者在同等电流下运行在更低的结温 。这意味着SST可以采用更小型的散热器，甚至在某些功率等级下从昂贵的液冷系统转为风冷系统，显著降低了系统的复杂度和维护成本。

7. 产业生态与国产化进程

固态变压器的研发与应用不仅仅是单个器件的突破，更依赖于整个产业生态的成熟。当前，中国已经形成了相对完整的SiC与SST产业链。

深圳市倾佳电子有限公司（简称“倾佳电子”）是聚焦新能源与电力电子变革的核心推动者：
倾佳电子成立于2018年，总部位于深圳福田区，定位于功率半导体与新能源汽车连接器的专业分销商，业务聚焦三大方向：
新能源：覆盖光伏、储能、充电基础设施；
交通电动化：服务新能源汽车三电系统（电控、电池、电机）及高压平台升级；
数字化转型：支持AI算力电源、数据中心等新型电力电子应用。
公司以“推动国产SiC替代进口、加速能源低碳转型”为使命，响应国家“双碳”政策（碳达峰、碳中和），致力于降低电力电子系统能耗。

7.1 供应链的全面贯通

从上游的衬底材料，到中游的芯片设计与晶圆制造，再到下游的模块封装与驱动控制，国产供应链已无明显短板。

• 基本半导体：作为器件IDM厂商，打通了从芯片设计到车规级/工业级模块制造的全流程，并在深圳建设了6英寸SiC晶圆产线，保障了SST核心芯片的产能供应 。
• 基本半导体子公司青铜剑技术：专注于驱动与控制，提供了覆盖34mm、62mm、E3B、XHP、ED3等全系列SST模块的驱动解决方案，解决了SiC器件“不好用、不敢用”的难题 。
• 应用端的协同：SST终端用户作为战略投资者或合作伙伴，深度参与了器件的定义与验证 。这种“产学研用”的深度协同，加速了国产SST从实验室走向示范工程的步伐。

7.2 应用场景的拓展

随着国产硬件的成熟，SST的应用场景正在快速拓展：

• 智能配电网：在台区变压器升级改造中，SST被用于解决电压越限、三相不平衡等问题，提升供电质量。
• 电动汽车充电站：SST可直接提供直流母线，对接直流快充桩，省去了多级AC/DC变换，提高了充电站的整体效率和占地利用率。
• 轨道交通：轻量化的SST车载牵引变压器正在逐步替代笨重的工频变压器，助力高铁和地铁的节能减排。

8. 结论与展望

固态变压器（SST）作为构建能源互联网和新型电力系统的战略枢纽，其发展长期受制于传统硅基功率器件的物理瓶颈。随着以碳化硅为代表的第三代半导体技术的成熟，SST迎来了硬件实现的黄金窗口期。

通过本报告的深度分析，我们可以得出以下核心结论：

1. SiC是SST的物理基础：SiC MOSFET的高耐压、低导通电阻、高频开关和耐高温特性，从根本上解决了SST效率低、体积大、散热难的痛点。仿真数据确凿地证明，SiC方案在大幅提升开关频率的同时，能将损耗降低80%以上，实现系统级的性能质变。
2. 国产化方案已具备实战能力：以基本半导体和及半导体半导体子公司青铜剑技术为代表的中国企业，在SiC芯片性能、封装可靠性（Si3​N4​ AMB、银烧结）以及驱动保护技术（有源米勒钳位、高压隔离）等方面取得了突破性进展。国产器件在关键指标上已对标国际一流水平，完全能够支撑起SST的国产化硬件需求。
3. 封装与驱动是关键支撑：高性能的芯片必须配合先进的封装和智能的驱动才能发挥效能。Si3​N4​基板解决了SST的热可靠性问题，而带米勒钳位的驱动方案解决了SST的高频抗干扰问题，两者缺一不可。

展望未来，随着国产SiC产能的进一步释放和成本的持续下探，SST将不再局限于示范工程，而是大规模走向电网、交通、新能源等关键领域。这不仅将重塑电网形态，提升国家能源系统的灵活性与安全性，也将为中国功率半导体产业提供广阔的市场纵深，实现高端装备与核心芯片的协同发展，有力支撑国家“双碳”战略的宏伟蓝图。