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(guó)際頂級(jí)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(tuán)) 有限公司副總經(jīng)理李道會(huì)博士帶領(lǐng)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)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。文章鏈接為（https://ieeexplore.ieee.org/document/11291161）。

碳化硅（SiC）MOSFET 功率模塊是新能源汽車(chē)、光伏發(fā)電等設(shè)備的核心器件，其開(kāi)關(guān)損耗的精準(zhǔn)預(yù)測(cè)是器件設(shè)計(jì)與性能優(yōu)化中的關(guān)鍵問(wèn)題。然而，傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)損耗預(yù)測(cè)方法往往依賴復(fù)雜物理參數(shù)導(dǎo)致建模周期長(zhǎng)，或因忽略制造波動(dòng)導(dǎo)致誤差過(guò)大，難以平衡建模復(fù)雜度與預(yù)測(cè)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(duì)這一問(wèn)題，聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)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(kāi)關(guān)損耗預(yù)測(cè)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(kāi)關(guān)損耗之間的回歸關(guān)系，無(wú)需復(fù)雜物理建?；騾?shù)提取，僅通過(guò)測(cè)試數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)手冊(cè)中的靜態(tài)參數(shù)即可直接實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)損耗的快速精準(zhǔn)預(yù)測(cè)。在1200V SiC MOSFET功率模塊數(shù)據(jù)集上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法能夠取得最低1.13%的平均絕對(duì)百分比誤差（MAPE），最大誤差不超過(guò)7.43%，單模塊平均預(yù)測(cè)時(shí)間僅4.95毫秒，優(yōu)于其他對(duì)比方法。此外，該模型在NVIDIA Jetson系列嵌入式平臺(tái)上部署后性能無(wú)衰減，具備實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，為功率模塊的熱設(shè)計(jì)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(shí)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(shì)學(xué)科+優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)”的協(xié)同發(fā)展理念。南京理工大學(xué)團(tuán)隊(duì)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(yàn)形成互補(bǔ)，為研究提供了理論支撐與真實(shí)場(chǎng)景數(shù)據(jù)。目前，雙方正以此次合作為基礎(chǔ)，推進(jìn)“功率半導(dǎo)體技術(shù)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室”建設(shè)，后續(xù)將圍繞相關(guān)技術(shù)方向開(kāi)展持續(xù)性攻關(guān)。

除該成果外，團(tuán)隊(duì)近期也在功率半導(dǎo)體器件的新結(jié)構(gòu)與新機(jī)理方面開(kāi)展了一系列研究，相關(guān)成果接連發(fā)表于高質(zhì)量國(guó)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(tuán)隊(duì)在功率半導(dǎo)體領(lǐng)域的系統(tǒng)性研究能力。未來(lái)，團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)深化校企合作，以聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室建設(shè)為契機(jī)，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(jī)器人等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)南理工力量。

以上研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、江蘇省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、江蘇省基礎(chǔ)研究專項(xiàng)資金(自然科學(xué)基金)和中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)的資助。