随着全球电力需求因人工智能数据中心及制造业扩张而快速上升，如何更高效、低成本地利用现有能源成为关键。近日，美国国家可再生能源实验室的研究人员提出了一项创新解决方案。

该机构开发出一种基于碳化硅的新型功率模块，名为“超低电感智能功率模块”。该模块通过使用碳化硅半导体，实现了相比旧有设计五倍的能量密度，同时体积更小。其1200伏、400安培的规格，适用于数据中心、电网、微型反应堆以及下一代航空器与军用车辆等重型平台。

模块的核心优势在于其极低的寄生电感，比目前最先进的碳化硅功率模块减少了七至九倍。这使得电流切换更快、更高效，从而将更多可用电能转化为有效功率。项目首席研究员、NREL电力电子研究负责人费萨尔·汗表示：“我们认为ULIS是一项真正的突破。它是一个面向未来的超快功率模块，将使下一代电源转换器更经济、高效且紧凑。”

除了高效率，ULIS还注重在苛刻环境下的可靠性。该模块能监测自身状态并预警故障，这对航空、军事等高风险应用尤为重要。费萨尔·汗说：“ULIS完全由NREL内部自主完成，我们非常期待在实际环境中展示其优势。”

为实现低成本制造，团队对模块进行了彻底的物理重构。传统功率模块将半导体器件堆叠在盒状封装内，而ULIS采用扁平的八角形布局，像“煎饼”一样将结构压平。这种设计在减小体积和重量的同时，通过创新的电流路径设计减少了磁干扰。电力电子研究员赵硕峰(音译)解释了设计初衷：“我们的最大顾虑是设备开关速度极快，需要一种不会在内部产生阻塞点的布局。”团队成员萨瓦尔·伊斯兰(音译)提出了平衡性能、成本与可制造性的扁平化方案，另一名成员约书亚·梅杰则开发了相应的内部制造工艺。

材料方面，ULIS使用名为Temprion的柔性聚合物代替传统的刚性陶瓷基板与铜结合，使结构更薄、更轻且更具适应性，并将制造成本从数千美元降至数百美元。此外，模块支持无线控制和监控，其低延迟无线通信协议已申请专利。

尽管目前基于碳化硅，但该设计预留了兼容氮化镓、氧化镓等未来半导体材料的空间。研究人员指出，在电力网络中，ULIS的高效快速切换有望提升能效并降低维护成本;在航空领域，其有助于推动电动垂直起降飞行器的实用化;它也可能适用于未来聚变能源系统所需的紧凑型脉冲功率组件。

随着各行业对可靠电力、先进人工智能及下一代车辆的追求，这一旨在提升电能效率的新型碳化硅 功率模块 技术目前已开放授权。

出版详情： 作者： Anna Squires. ，标题：《这个微小的电力模块可能会改变世界能源的使用方式》，发表于：《科学日报》，2026年1月19日。