中国粉体网讯  2022年12月，全球最大的电气与电子工程师专业协会IEEE宣布，他们把其中一项最崇高的荣誉——爱迪生奖章，授予了日本的一位名叫松波弘之的大学教授。

爱迪生奖章是为了纪念发明家托马斯·爱迪生而设立的，自1909年起每年颁发，是电气与电子工程领域最古老的奖项。该奖项授予在电气与电子工程领域取得值得称赞成就的研究者，与诺贝尔奖相比，是同等荣誉的奖项。

根据IEEE的介绍，该奖章授予松波弘之教授，以表彰其在“碳化硅材料开发及其在电力电子器件的应用方面的开创性贡献”。IEEE对松波弘之教授的成就评价道：“没有松波弘之教授，就不会有当前的碳化硅热潮。”

电力从发电厂产生到最终作为能源使用的过程中，会进行电压升降、直流与交流的转换、电力量调节等多种控制。在电力控制过程中使用的半导体元件被称为“功率器件”，主要使用硅（Si）作为材料。当电流流过功率器件时，在电力控制过程中会消耗电力，其中一部分会转化为热能，造成能量损失。因此，在全球范围内持续进行功率器件结构改进的尝试，同时为了实现资源节约和节能化，期待着能够替代硅（Si）的新型适合功率器件的材料出现。

碳化硅（SiC）半导体作为一种能够通过提高电机驱动效率、减少太阳能和风能发电系统损耗来实现“绿色”创新的新一代技术，正受到关注。全球半导体制造商正大力投资建设碳化硅工厂，汽车制造商也正迅速将碳化硅半导体应用于电动汽车。

尽管碳化硅半导体具有优异的性能，但碳化硅是一种难以实现无缺陷晶体生长、处理难度较大的材料。此外，由于存在200种不同的晶体结构，适合产品化的晶体多形尚未明确。再加上具有坚固结构的碳化硅具有钻石般的硬度，因此加工难度极高。许多研究机构曾尝试实现碳化硅的实用化，但由于未能克服这些难题，大部分研究机构最终撤退。

五十多年前，在京都大学，松波弘之教授开始挑战研究碳化硅半导体。1987年，经过二十年的努力，他发明了一种可控外延生长方法，该方法能生产出碳原子和硅原子排列相同的高质量碳化硅晶体。利用这种高质量碳化硅晶体，他原型设计了一种性能远超传统半导体的功率半导体器件（具有更高的绝缘电压特性，以及比当时硅器件转换损耗低约一百倍）。这个突破为使用碳化硅半导体的新一代电力电子技术铺平了道路，而此前人们认为这种技术并不实用。

随后，世界各地开始研究碳化硅，松波弘之教授还发起了一个面向碳化硅研究者的国际会议，以帮助指导全球碳化硅半导体研究。自京都大学退休后，他的活动范围已从学术界扩展到工业界。作为日本科学技术振兴机构（JST）创新广场京都的负责人，他通过与政府官员和企业的合作，在政府、学界和产业界的协作下，推动发展了具有竞争力的日本SiC产业。作为日本SiC联盟的主席，他继续支持企业和研究机构，并作为日本经济产业省下一代电力电子计划推进委员会的成员，帮助推动国家项目。

三菱电机SiC功率半导体模块

大约在2010年前后，SiC功率器件开始实用化。由于使用SiC作为功率器件可以大幅减少电力损耗，实现了高速高效率的电力控制。此外，SiC具有耐高电压高温的特性，因此以往所需的冷却装置得以缩小，电力控制机构的小型化也得以实现。2013年，该技术被应用于东京地铁的地下线路，与以往车辆相比实现了30%的节能。近年来，该技术在日本被用于郊外电车、高速电梯、太阳能电池用功率调节器、空调调节器、燃料电池车等，此外还开始了混合动力车、东海道新干线搭载实验等。

获得爱迪生奖章的松波弘之教授表示：“托马斯·爱迪生有句名言：‘天才就是百分之一的灵感加上百分之九十九的汗水’。回顾我的研究生涯，那是一系列失败。然而，我享受着继续研究的过程。我相信未来是由那微不足道的1%灵感开启的。我希望研究人员不要害怕失败，继续享受挑战那些别人未曾做过的事情。”

资料来源：京都先进科学技术大学、本田技研工业株式会社等

（中国粉体网编辑整理/平安）

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