英飞凌抗辐射GaN晶体管获JANS认证 随阿尔忒弥斯2号完成深空载人首秀

图片来源：美国国家航空航天局

2026年4月10日，NASA阿尔忒弥斯2号任务的“猎户座”飞船载着四名宇航员溅落在太平洋海域，完成了人类54年来首次载人绕月飞行，并创下载人航天器距地球最远纪录（约40.68万公里）。在这场“零容错”的深空任务背后，一套由宽禁带半导体构建的电子系统悄然通过了最严苛的实战考验——英飞凌（Infineon）内部研发的100V抗辐射GaN晶体管，成为全球首款获得JANS认证（MIL-PRF-19500）并成功执行载人深空任务的氮化镓功率器件。

这不仅是GaN材料从“实验室可靠性”走向“任务级认证”的分水岭，更标志着宽禁带半导体正式进入宇航级功率电子的核心供应链。

从“可用”到“可信”：JANS认证意味着什么？

在航天半导体领域，认证等级直接决定了一颗芯片能否被写入飞行硬件清单。JANS（Joint Army Navy Space）认证由美国国防后勤局（DLA）依据MIL-PRF-19500标准颁发，是目前宇航级分立半导体最高可靠性等级。其要求包括：

• 批次验收测试（Group A/B/C/D）
• 辐射批次验收测试（TID、SEE）
• 100% 高温寿命试验
• 可追溯至晶圆级制造记录

英飞凌此次获得认证的100V GaN晶体管，在总电离剂量（TID）耐受性上达到500 krad(Si)，远高于典型低轨卫星任务的30-50 krad要求；单粒子效应（SEE）抗扰度方面，其LET（GaN）达到70 MeV·cm2/mg（金离子轰击），意味着即使在深空高能粒子环境中也无触发毁灭性烧毁的风险。

相比之下，此前市场上的抗辐射GaN器件多停留在JANS‑equivalent或厂家自认证级别，且大多用于LEO星座等“非载人”场景。英飞凌此次将完全内部制造的GaN HEMT推上JANS等级，填补了宽禁带功率器件在载人深空任务中的合规空白。

为什么是100V GaN？——SWaP的终极答案

图片来源：COMPOUND SEMICONDUCTOR

猎户座飞船的服务舱、指令舱以及多个科学载荷中，需要大量的DC-DC转换、电机驱动和固态功率开关。传统方案采用抗辐射硅基MOSFET或双极型器件，但存在两个痛点：

1. 体积与重量：硅器件需较大的散热器和滤波器，与深空任务“克克计较”的SWaP（尺寸、重量、功耗）要求矛盾。
2. 开关损耗：硅MOSFET在高压、高频下的损耗显著，影响电源效率与热管理。

英飞凌100V GaN晶体管凭借其宽禁带本征特性，实现了：

• 导通电阻（Rds(on)）比同类硅器件降低约3-5倍
• 开关速度提升10倍以上，大幅缩减无源元件体积
• 零反向恢复电荷，消除续流二极管损耗

在阿尔忒弥斯2号中，这些GaN器件被应用于太阳电池阵列功率调节器、储能电池充放电管理以及科学仪器的精密电压轨。凭借GaN材料更高的开关频率和更低的导通电阻，相关电源转换模块实现了更高的功率密度，并减少了滤波与散热组件的体积。虽然任务官方尚未公布具体的效率增益数据，但业界普遍认为，采用抗辐射GaN器件替代传统硅MOSFET，在典型低压DC-DC转换场景中可带来数个百分点的效率提升，并显著降低系统重量——这对于深空任务“克克计较”的SWaP（尺寸、重量、功耗）要求具有重要价值。

英飞凌的航天布局：硅基+宽禁带双轨战略

英飞凌IR HiRel部门高级副总裁兼总经理Mike Mills在任务成功后表示：“太空计划需要可以信赖数十年的技术和合作伙伴。半导体正成为太空探索的核心焦点，而宽禁带材料的辐射耐受性与效率优势使其成为必然选择。”

值得注意的是，英飞凌并未停止对SiC的宇航级认证。根据该公司2025年发布的技术路线图，其1200V SiC MOSFET预计在2027-2028年完成JANS认证，届时将覆盖深空任务中更高电压（>300V）的功率变换需求。

行业影响：GaN航天应用进入“合规化”快车道

英飞凌此次突破的直接效应是降低了航天项目采用GaN的技术风险与认证壁垒。以往，系统工程师若想使用GaN，需要自行承担器件级鉴定成本（通常高达数百万美元，耗时2-3年）。现在，一颗带JANS标志的GaN晶体管可以直接写入MIL‑PRF‑38535控制的合格产品清单（QPL），极大加速了设计周期。多家主流航天承包商和系统集成商已开始评估将此类JANS认证GaN器件纳入未来深空探测、卫星电源及载人任务设计中的可行性。

从更宏观的视角看，宽禁带半导体在航天领域的渗透正在从“实验性搭载”转向“基线设计”。多家市场研究机构预测，宇航级GaN功率器件市场将在未来五年内保持高速增长，年复合增长率预计在40%至60%区间。推动这一增长的主要动力包括低轨卫星星座的大规模部署、深空探测任务的增加，以及载人航天器对电源系统轻量化、高效率的刚性需求。虽然具体数值因统计口径差异而有所不同，但行业共识是：GaN正在成为宇航功率电子的主流技术方向之一。

下一步：高压GaN与SiC的竞争与融合

英飞凌的100V GaN产品主要覆盖低压（<200V）功率转换，而在更高电压（200V–1200V）领域，抗辐射SiC目前占据主导地位（如科锐Wolfspeed、Microchip等已推出1200V SiC JANS二极管）。但GaN的横向结构使其更易集成驱动与保护电路，且在高频软开关拓扑中效率更优。

行业正在关注两个趋势：

1. 增强型GaN的电压提升：多家厂商已展示650V GaN的抗辐射能力，但尚未获得JANS认证。英飞凌、EPC和Transphorm均在推进。
2. 混合封装模块：将GaN与SiC集成在同一功率模块中，利用GaN的高频开关与SiC的高耐压耐温特性，构建深空全电气化航天器的理想配电单元。

阿尔忒弥斯2号的成功，让宽禁带半导体行业确信：GaN已经跨过了“能不能用”的门槛，现在比拼的是“怎么用得更好”。而英飞凌凭借JANS认证和任务实战，率先拿下了深空载人航天的第一张入场券。

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