意法半导体和空客合作开发飞机SiC/GaN器件

近日，空中客车公司与意法半导体公司联合宣布，已签署一项协议，在电力电子技术研发方面进行合作，以支持更高效、更轻的电力电子设备。合作将聚焦开发适合空客航空应用的SiC和GaN的器件、封装和模块。

空中客车首席技术官Sabine Klauke表示：意法半导体的电力电子专业知识与空中客车的飞机和VTOL电气化相结合，将加速实现世界上第一架氢动力商用飞机以及全电动城市空中交通。

目前没有提供有关两家公司将在该计划上花费的时间范围或金额的详细信息。两家公司表示，这项工作将包括开发电动机控制单元、高压和低压电源转换器以及无线电力传输系统。

对于空客来说，将SiC和GaN等半导体材料带入飞机是脱碳飞行的重要一步，目前空客正在探索一种混合动力电力推进的技术，用于提升飞机的能源利用效率的同时，并将二氧化碳的排放降低。而SiC和GaN等宽禁带半导体器件的引入可以让飞机的电气系统在集成、性能、效率以及组件尺寸和重量方面获得巨大改进。

作为全球商用客机龙头，空客在过去多年时间里，一直致力于布局SiC和GaN等材料，其与德国莱茵大学进行合作，共同研究如何利用GaN半导体技术来提高航空电子设备的效能和性能。此外，其主导的GAINS项目，由欧盟资助并且意法半导体等共同参与，目标是利用GaN技术来提高飞机电力传输和控制系统的效率和性能。

而在SiC领域，空客与法国的CNRS（国家科学研究中心）合作，共同开展碳化硅材料的研究，并探索其在航空航天领域的潜在应用。此外，波音787 Dreamliner的电力系统中也使用SiC器件用于减轻飞机的重量并提高燃油效率。

SiC除了被用在电力电子系统中之外，还被用在机身材料中，以空客的轻型直升机H160为例，该机型在设计中采用了碳化硅陶瓷复合材料制造的主旋翼桨叶。这种材料的使用可以减轻重量、提高效率，并提供更好的耐久性和耐腐蚀性能。

此外，在空客A320 NEO飞机的发动机上，也采用了SiC纤维陶瓷。日本在2017年也研发出了一种SiC复合材料，其强度是普通合金的两倍，耐热性提升20%，重量轻了三分之二。

由于SiC的耐高温、轻量化、高功率密度以及高频等特性其成为航空电子系统中的理想选择，此次意法半导体与空客的合作是SiC在飞机应用的初探，未来随着SiC技术的不断发展和成熟，SiC在飞机上的应用将得到进一步推广和应用。