【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，南京理工大學(xué)微電子學(xué)院(集成電路學(xué)院)教師王酉楊以第一作者身份在功率半導(dǎo)體領(lǐng)域國際頂級期刊《IEEE Transactions on Power Electronics》發(fā)表了題為“ANN-assisted Switching Loss Prediction for SiC MOSFET Power Module”的研究成果。該成果與北京昕感科技 (集團) 有限公司副總經(jīng)理李道會博士帶領(lǐng)的研發(fā)團隊聯(lián)合完成，微電子學(xué)院顧文華教授為論文通訊作者，南京理工大學(xué)為論文第一完成單位。
 

　　《IEEE Transactions on Power Electronics》是電氣電子工程師學(xué)會(IEEE)旗下電力電子領(lǐng)域的旗艦期刊，主要刊發(fā)功率半導(dǎo)體、電力電子變換技術(shù)等方向的高水平研究成果，影響因子6.7，位列中科院一區(qū)TOP期刊，在全球電力電子學(xué)界和工業(yè)界具有重要學(xué)術(shù)影響力，是該領(lǐng)域創(chuàng)新成果的核心發(fā)布平臺。
 

　　碳化硅(SiC)MOSFET 功率模塊是新能源汽車、光伏發(fā)電等設(shè)備的核心器件，其開關(guān)損耗的精準(zhǔn)預(yù)測是器件設(shè)計與性能優(yōu)化中的關(guān)鍵問題。然而，傳統(tǒng)開關(guān)損耗預(yù)測方法往往依賴復(fù)雜物理參數(shù)導(dǎo)致建模周期長，或因忽略制造波動導(dǎo)致誤差過大，難以平衡建模復(fù)雜度與預(yù)測精度，從而影響了功率模塊的研發(fā)效率與量產(chǎn)可靠性。
 

　　針對這一問題，聯(lián)合研究團隊提出了一種基于多層反向傳播人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)的開關(guān)損耗預(yù)測新方法。該方法利用 SiC MOSFET 的靜態(tài)參數(shù)(如閾值電壓、漏電流、導(dǎo)通電阻等)與開關(guān)損耗之間的回歸關(guān)系，無需復(fù)雜物理建模或參數(shù)提取，僅通過測試數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)手冊中的靜態(tài)參數(shù)即可直接實現(xiàn)開關(guān)損耗的快速精準(zhǔn)預(yù)測。在1200V SiC MOSFET功率模塊數(shù)據(jù)集上的實驗結(jié)果表明，該方法能夠取得最低1.13%的平均絕對百分比誤差(MAPE)，最大誤差不超過7.43%，單模塊平均預(yù)測時間僅4.95毫秒，優(yōu)于其他對比方法。此外，該模型在NVIDIA Jetson系列嵌入式平臺上部署后性能無衰減，具備實際應(yīng)用價值，為功率模塊的熱設(shè)計優(yōu)化與批量質(zhì)量篩查提供了一種新的解決方案。
 

　　該成果同時也是江蘇省“雙高協(xié)同”框架下產(chǎn)學(xué)研深度融合的典型產(chǎn)出，契合“優(yōu)勢學(xué)科+優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)”的協(xié)同發(fā)展理念。南京理工大學(xué)團隊在微納電子器件與人工智能算法融合方面的學(xué)術(shù)積累，與北京昕感科技在功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)化領(lǐng)域的工程經(jīng)驗形成互補，為研究提供了理論支撐與真實場景數(shù)據(jù)。目前，雙方正以此次合作為基礎(chǔ)，推進“功率半導(dǎo)體技術(shù)聯(lián)合實驗室”建設(shè)，后續(xù)將圍繞相關(guān)技術(shù)方向開展持續(xù)性攻關(guān)。
 

　　除該成果外，團隊近期也在功率半導(dǎo)體器件的新結(jié)構(gòu)與新機理方面開展了一系列研究，相關(guān)成果接連發(fā)表于高質(zhì)量國際期刊《IEEE Transactions on Electron Devices》和《Journal of Physics D: Applied Physics》。系列成果的集中產(chǎn)出，展現(xiàn)了團隊在功率半導(dǎo)體領(lǐng)域的系統(tǒng)性研究能力。未來，團隊將繼續(xù)深化校企合作，以聯(lián)合實驗室建設(shè)為契機，持續(xù)攻克功率半導(dǎo)體領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)，為新能源、智能機器人等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展貢獻南理工力量。
 

　　以上研究得到了國家自然科學(xué)基金、江蘇省重點研發(fā)計劃、江蘇省基礎(chǔ)研究專項資金(自然科學(xué)基金)和中央高校基本科研業(yè)務(wù)費的資助。
 

　　原標(biāo)題:《功率半導(dǎo)體領(lǐng)域國際頂級期刊發(fā)表微電子學(xué)院(集成電路學(xué)院)教師王酉楊最新研究成果》