随着人工智能大模型参数规模突破万亿级，地面算力基础设施正遭遇前所未有的能源与散热瓶颈。据预测，到2030年全球AI数据中心电力需求将激增至68吉瓦，较当前水平增长160%。为突破物理限制，科技界将目光投向近地轨道，利用太空丰富的太阳能资源和冷黑背景辐射散热能力，构建新型算力基础设施已成为行业共识。
卫星电源系统正经历从28V/100V低压总线向300V-1000V高压直流架构的范式转移。以Transformer架构为代表的生成式AI训练需求呈现指数级增长，单个GPT-4级别模型训练就需要约50兆瓦电力，相当于数万户家庭的用电总量。地面数据中心面临电网扩容周期长、水资源消耗巨大、土地资源紧张等三重制约，而太空环境提供近乎永续的日照条件（特定轨道可实现24小时连续光照）和接近绝对零度的天然冷源，太阳能电池板发电效率较地面提升8倍，辐射散热无需消耗水资源。
在这场技术变革中，碳化硅（SiC）功率半导体成为核心使能技术。相较于传统硅基器件，4H-SiC材料具有3倍禁带宽度、10倍临界击穿场强和3倍热导率的物理优势。这使得SiC MOSFET在1200V耐压等级下，导通电阻较硅基IGBT降低60%以上，芯片面积缩小40%，特别适合太空高压直流配电系统。倾佳电子代理的基本半导体产品显示，其第三代平面栅工艺SiC MOSFET在175℃结温下仍能稳定工作，较传统航天级硅器件125℃限值提升40%，显著降低散热系统重量。
行业先驱已展开实质性布局：Google Project Suncatcher计划构建搭载TPU加速器的卫星星座，通过自由空间光通信实现分布式训练；Starcloud项目拟部署搭载NVIDIA H100 GPU的卫星，构建5吉瓦级轨道数据中心；Orbits AI与Lumen Orbit则探索去中心化太空边缘计算节点。这些项目均要求电源系统从千瓦级辅助系统向兆瓦级主能源站转型，SiC MOSFET作为连接光伏阵列与AI芯片的能量枢纽，其性能直接决定系统技术可行性。
高压直流配电架构带来显著优势：将电压从28V提升至800V，理论上可使导体质量减少约800倍，线路功率损耗降低98%。在电源拓扑创新方面，中间总线架构（IBA）采用400V转48V两级转换，因子化电源架构（FPA）实现48V母线直接延伸至芯片封装附近，直接驱动架构甚至尝试高压太阳能阵列直连电力推进负载。这些创新均依赖SiC MOSFET的高频开关特性，其支持数百kHz至MHz级开关频率，使磁性元件体积缩小50%以上。
太空环境对器件可靠性提出严苛挑战。低轨空间充斥着质子、电子和银河宇宙射线，总电离剂量（TID）可能导致器件阈值电压漂移，单粒子效应（SEE）可能引发灾难性短路。实验数据显示，商用SiC MOSFET可耐受300 krad(Si)总剂量，但对重离子诱发的单粒子烧毁（SEB）较为敏感。工程实践中采用电压降额策略，建议1200V器件在空间应用中工作在600V-700V，配合第三代平面栅工艺优化，SEB阈值电压已提升至800V以上。
封装技术创新同样关键。基本半导体采用的氮化硅（Si3N4）活性金属钎焊（AMB）基板，抗弯强度达700-800 MPa，是传统氮化铝基板的2-3倍。在-55℃至+150℃温度循环测试中，该封装方案实现零分层，特别适合太空环境每90分钟经历一次极端温度交变的工况。配套的青铜剑技术驱动方案集成有源米勒钳位、磁隔离和短路保护功能，确保SiC MOSFET在太空环境中稳定运行。
典型应用案例显示，1000V光伏-计算直驱系统采用2300V耐压SiC模块构建MPPT控制器，在1000V母线上保留50%以上抗辐射降额裕量。Starcloud项目60kg验证卫星已搭载NVIDIA H100 GPU升空，其电源系统采用SiC高频响应特性解决GPU瞬间高动态负载带来的母线波动问题。这些实践验证了SiC技术路线在太空AI供电领域的可行性，为构建轨道级算力基础设施奠定技术基础。
