6月11日，由中关村天合宽禁带半导体技术创新联盟、机械工业出版社、中国电工技术学会科技传播与出版专委会联合主办的“宽禁带半导体大讲堂第七期——SiC如何定义下一代固态变压器（SST）？”在机械工业出版社融媒体中心成功举办！活动得到了中关村联盟联合会的大力支持，同时也得到了蔻享学术、科研云等多家媒体的合作宣传，线上线下观看直播人数超2.3万人次，精彩内容可通过【宽禁带联盟】视频号观看直播回放。

本次活动邀请到清华大学新型电力系统运行与控制全国重点实验室、能源互联网研究院副研究员李驰、西安交通大学副教授、博士生导师王威望、华北电力大学教授、博士生导师许建中、中金公司研究部半导体行业研究员、副总经理成乔升4位专家，围绕SiC赋能SST关键技术、SST中高频固态变压器的绝缘与可靠性、数据中心固态变压器电磁暂态建模仿真以及高压架构下功率半导体市场分析等内容展开深度交流。

清华大学新型电力系统运行与控制全国重点实验室、能源互联网研究院副研究员李驰作报告分享

清华大学新型电力系统运行与控制全国重点实验室、能源互联网研究院副研究员李驰在《SiC赋能SST：关键技术与展望》的主题发言中讨论了高频变换在实现SST紧凑化优势中的关键作用，分享了SST的发展历程、广泛的应用领域（包括数据中心、配电网和交通）以及未来前景。他还提到了在高铁牵引、光伏和深海供电项目中的实践经验，强调了高效控制、系统保护和高压碳化硅模块在SST中的重要性。 他指出，SST具有多端互联、高效紧凑的优点，在多个领域有很好前景，SST是一个高度集成的系统，需从器件、封装、控制、拓扑综合优化。

西安交通大学副教授、博士生导师王威望作报告分享

西安交通大学副教授、博士生导师王威望在《SST中高频固态变压器的绝缘与可靠性分析》的主题发言中指出，尽管电力变压器技术历史悠久，但在应对企业发展的迫切需求和新能源发展的重大责任时，仍面临多维度挑战。为了提升频率、减小体积、增强功率，设计中必须综合考虑隔离性、材料特性和频率选择，同时在保证密度的同时优化变压器设计与实验。此外，他讨论了高频条件下对散热和绝缘的高要求，以及在高速运行中维持设备可靠性的重要性，强调了材料选择、设计方法及高效散热技术的关键作用。他强调，在高强度、高密度应用条件下，确保变压器可靠性与优化设计的挑战及解决方案，对于推动技术进步和满足未来需求至关重要。

华北电力大学教授、博士生导师许建中作报告分享

华北电力大学教授、博士生导师许建中在《数据中心固态变压器电磁暂态建模仿真》的主题发言中讨论了仿真技术在数据中心、固态变压器以及电子站台设计中的关键作用。他提出了一套基于等值建模与并行计算的高效电磁暂态仿真方法，成功解决了数据中心固态变压器因结构复杂和高频开关导致的仿真速度慢问题，实现了数百倍的加速效果，并为AI数据中心供电系统的仿真分析提供了有力支撑。他强调，随着我国算力枢纽建设和AI基础设施的快速发展，新一代AI中心供电系统架构中，固态变压器作为电源变压器的重要发展方向，体现了技术创新的重要性，并对新能源、充电站等未来应用领域表达了乐观展望。

中金公司研究部半导体行业研究员、副总经理成乔升作报告分享

中金公司研究部半导体行业研究员、副总经理成乔升在《高压架构下功率半导体市场展望》的主题发言中认为碳化硅在数据中心等领域的市场空间广阔，建议持续关注相关领域。 他深入分析了碳化硅在数据中心应用的技术细节，包括800伏架构的采用、电力电子器件的应用需求变化，以及如何通过技术改造提高数据中心的功率密度和效率。他提出了未来数据中心架构的四个发展阶段，描绘了从目前到2030年碳化硅器件在数据中心应用的市场规模预期。 通过探讨SST（固态变压器）的引入对碳化硅器件需求的影响，以及不同发展阶段碳化硅器件用量的预测，成乔升指出了碳化硅行业在数据中心市场具有巨大潜力。

在圆桌讨论环节，来自现场和线上的观众纷纷踊跃发言提问，参会嘉宾针对大家提出的普遍关注的技术和市场问题进行了现场解答。

部分提问与解答如下：

Q1：10kV、20kV和35kV高频变压器的绝缘要求分别是怎样的？

A1：（王威望）关于10kV、20kV和35kV高频变压器的绝缘要求，目前行业内还没有专门针对高频工况的统一标准。现阶段的做法，大多是参照中压低频系统的绝缘要求来进行设计。比如说：对于10kV系统，参考的工频耐压要求通常在35kV左右；对于35kV系统，参考的工频耐压要求在70kV左右。

但这些标准是基于传统工频变压器制定的，而SST的工作频率远高于工频，其电压波形、上升沿陡度、重复应力等都与工频情况有很大差异。因此，直接沿用工频标准是否合理，目前业内还在讨论和研究当中。

据我了解，已经有相关机构在着手制定专门针对高频变压器的绝缘标准和试验规范。我个人认为，未来的标准一定会结合固态变压器的实际工况来进行调整和完善。

Q2：中高压碳化硅器件在固态变压器的未来应用前景怎么样?中高压碳化硅器件能够减少电平数，简化拓扑，但也存在成本、谐波应力、电磁兼容、可靠性等问题，低压碳化硅器件甚至IGBT器件级联是否够用?

A2：（李驰）采用中高压SiC器件，确实可以显著减少SST的级联模块数量，简化拓扑结构、缩小整机体积、提升功率密度。但也存在一个关键问题：目前常见的高压器件，其导通损耗和开关损耗往往大于N个低压器件串联后的等效损耗之和。所以，虽然级联数减少了，但单个器件的损耗可能反而更大，最终导致整体性能出现劣化。

所以，未来一方面，是继续攻关高压器件本身——包括改进器件设计和封装工艺，努力降低高压器件的导通电阻和开关损耗，让它在性能上真正优于低压级联方案。另一方面，是坚持低压级联路线，并不完全放弃。事实上，国际上也有两种典型探索：比如ETH Zurich，他们采用10kV SiC器件做出了非常紧凑的SST样机，代表了高压路线的可行性。美国公司Enphase，最早做光伏逆变器的公司，则用GaN器件，通过300多个模块串联的方式来做SST。他们的思路是用极大的模块数量来换取系统的冗余度和可靠性。

所以，我认为目前业内对这两条路线还没有形成定论。从我个人的观察来看，如果单纯从功率密度的角度衡量，高压SiC可能更有优势。但从成本角度来看，目前1.2kV的SiCMOSFET和1.2kV的SiC IGBT价格已经不相上下，而3.3kV及以上的中高压器件，由于缺少大规模应用场景，价格仍然居高不下。因此，中高压器件的规模化应用可能还有一段较长的路要走。

Q3：就半导体器件的应用市场来说：AI数据中心与SST能达到什么体量?与汽车行业、新能源发电等行业对比来说。

A3：（成乔升）现在考虑市场的体量应该从两块来看，第一块是实际器件的容量，理论上，我们可以从数据中心每一级功率变换的拓扑结构、器件选型入手，自下而上地累加出碳化硅器件的总需求量。但这里有一个很大的不确定性——正如李驰老师刚才提到的，中高压碳化硅器件目前产业化进度较慢，短期内价格可能仍然偏高。

未来的市场空间，本质上等于用量乘以单价。而单价这个变量，又会随着规模扩大和工艺进步而快速下降。比如，目前3.3kV的SiC器件，芯片面积大约在4×4mm的量级；未来如果沟槽型、超结等新结构成熟，单个晶圆上能切割出的芯片数量会大幅提升，成本也会随之显著降低。所以，未来的单价存在较大的下行空间。

第二，是与汽车、新能源发电等行业的体量对比。从我们初步的研究结论来看，SiC在AI数据中心的应用可能性，有可能达到与汽车行业类似的体量级别，二者不会是数量级的差距。有些人认为数据中心的市场空间不大，但我认为这可能还没有充分考虑到未来SST以及机房侧应用起来之后的弹性空间。但这个数字确实现在我觉得也不好具体给，可能相比新能源发电会大一些，综合来看，我认为这至少是一个几十亿美元级别的市场。

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