器件封装协同一体设计，港大团队实现氧化镓模块首次兆瓦级突破

港大张宇昊教授团队通过器件、封装一起协同设计，做出全球首款兆瓦级氧化镓功率模块，能够稳定完成 1000V、1000A 脉冲开关，峰值功率达到 1MW，把氧化镓模块功率能力提升两个数量级，解决了氧化镓一直以来热导率偏低、高压封装电场集中的老大难问题，传统方案是先做好器件、再单独配封装，很容易出现热阻大、局部电场过高、高温下失效，而这套方案采用结侧散热加高介电常数界面，把电热、电场、机械应力统一优化，结温最高可以耐受 250℃，脉冲功率密度超过 1.8MW/cm²，适合脉冲功率、电网、聚变能源、高压电源这类大功率场景，也为后续氧化镓在 HV IBC、高压直流供电的工程落地打通了新的技术路线，下面整理模块核心参数、创新技术拆解、开发验证流程、应用与局限清单。

一、港大兆瓦级氧化镓模块核心参数表

二、器件封装协同设计两大核心创新点清单

1. 结侧散热架构：把芯片发热的有源区贴近散热通道，相比传统封装热阻下降 50%，针对性弥补氧化镓本征导热差的短板，充分发挥氧化镓体积热容高的特点，适合脉冲短时大功率输出。
2. 高介电常数封装界面：在器件边缘和封装之间引入高 κ 材料，极化电荷平滑电场分布，避免高压下电场集中击穿，模块耐压突破 2kV 雪崩耐受，器件和封装结构互相匹配，而不是简单拼接。

三、兆瓦级氧化镓模块开发验证步骤

1. 器件结构仿真：先完成氧化镓功率芯片版图、电场仿真，同步输出封装边界条件，不分开独立设计。
2. 封装方案匹配：选用倒装封装结构，搭配高介电绝缘界面，同步计算热传导路径、机械应力。
3. 单芯片样品制备：流片、测试单管耐压、开关特性，筛选合格芯片。
4. 多芯片集成组装：6 颗氧化镓裸芯片集成到同一个模块内部，布局优化均流。
5. 脉冲工况测试：1000V/1000A 重复开关测试，记录温升、波形、击穿情况。
6. 可靠性摸底：高低温、高温稳态、雪崩耐受测试，验证 250℃结温下稳定工作。
7. 场景对标：和 SiC、GaN 模块做脉冲功率密度对比，评估在脉冲电源、电网、聚变装置的适配性。

四、技术优势与现阶段局限

✅ 优势：超高击穿场强、脉冲功率密度高、高温耐受能力强，适合短时大功率脉冲场景，为高压大功率氧化镓方案提供可复制的协同设计思路。

❌ 局限：目前属于脉冲工况样机，不是连续稳态大功率；氧化镓 p 型掺杂、长期连续工作可靠性还需要持续验证，距离大批量商用还有很长周期，暂时还不能直接大规模用于数据中心 HV IBC 连续供电。

【常见问题】

问题 1：港大团队器件封装一起设计，氧化镓模块兆瓦级突破是什么意思？

回答 1：港大团队采用器件封装协同一体设计，不再分开设计器件和封装，做出全球首个兆瓦级氧化镓功率模块，实现 1000V、1000A 脉冲开关，峰值功率 1MW，大幅拉高氧化镓功率上限。

问题 2：港大兆瓦级氧化镓模块，为什么器件封装协同设计这么关键？

回答 2：氧化镓本身热导率低，高压下容易电场集中，分开设计很容易发热超标、击穿失效；器件封装协同设计同步优化电场、热流、应力，搭配结侧散热和高介电界面，才能实现兆瓦级输出。

问题 3：港大这款兆瓦级氧化镓模块，能不能直接用到数据中心 HV IBC？

回答 3：港大兆瓦级氧化镓模块当前是脉冲功率样机，适合脉冲电源场景，HV IBC 是连续稳态变换，工况不一样，暂时不能直接商用落地，但是这套协同设计思路对 HV IBC 氧化镓方案有很高参考价值。

问题 4：港大兆瓦级氧化镓模块相比碳化硅、氮化镓模块优势在哪？

回答 4：港大兆瓦级氧化镓模块脉冲功率密度更高，高温耐受上限更高，在短时脉冲大功率场景里性能优于碳化硅、氮化镓，短板是只能脉冲工况，连续稳态工作能力还需要持续研发。

【参考资料】

[2026-11-10]（氧化镓重磅突破：港大团队器件封装协同设计，实现兆瓦级模块）半导体行业观察

[2026-11-09]（港大工程团队以新兴半导体材料研发全球首个兆瓦级功率模块）香港大学官网

[2026-11-08]（港大研发全球首个兆瓦级超宽禁带半导体模块）香港大学官网新闻

[2026-11-03]（A megawatt ultra-wide bandgap semiconductor module for pulsed power electronics）Nature Communications

【免责声明】

本文港大氧化镓兆瓦级模块相关信息来自高校公开新闻、学术论文、行业媒体整理，该成果为实验室脉冲样机，并非量产商用产品；脉冲工况和连续电力电子工况差异较大，不构成器件选型、电路采购、投资建议，工程落地需要重新开展稳态设计与长期可靠性验证。