贵州突破高端电子元器件技术瓶颈 陶瓷封装光MOS固体继电器实现国产化替代

问题——高端装备“越做越小”,关键开关器件却长期受制于人。

固体继电器是各类电气系统中的执行基础元器件,承担电流通断控制任务,广泛应用于家电、工业控制及无人机、水下机器人等高端装备。

随着装备向小型化、智能化发展,对器件体积、功率密度、可靠性提出更严苛要求。

长期以来,国内在光MOS固体继电器等高端产品上起步较晚,基础材料、核心芯片与封装工艺等环节存在短板,部分高端应用面临供应链不确定性,制约相关装备的迭代升级。

原因——“卡点”不只在某个参数,而在体系能力与设计理念。

采访中,项目负责人、贵州振华群英电器有限公司闫军政表示,与传统机械继电器依靠机械触点不同,光继电器通过光介质实现信号传输,结构更适配高可靠、抗干扰和高频应用,但也对材料一致性、芯片设计、热管理与封装提出系统性要求。

过去业内常以“功能替代”为目标沿用旧路径,容易在微型化、高功率密度与成本控制之间形成掣肘。

要实现跨越,必须从原材料国产化、工艺体系重构到产品设计方法同步推进,打通“材料—芯片—封装—整机应用”的链条。

影响——小器件带来大空间:不仅省体积,更强韧供应链。

贵州省电子元器件实验室首批启动的重大科研项目之一——陶瓷封装光MOS固体继电器取得阶段性成果。

该产品仅指尖大小,却可实现数十安培电流控制,功率密度达到全球领先水平。

对比新旧产品,新一代器件在负载能力提升的同时,安装空间减少96%,为高端装备留出更大布局余量,也为系统轻量化、模块化设计提供支撑。

目前产品已形成系列化布局,进入货架式选型阶段,并成功导入国家重点型号供应链体系,可面向对空间与可靠性要求严苛的领域推广应用,实现高端元器件“100%国产化”目标的关键一环。

业内人士认为,这类基础器件的突破,既能降低整机设计对外部供应的敏感度,也有助于推动国产高端装备在复杂环境任务中的稳定运行。

对策——以省级平台撬动系统创新,降低企业“从源头干”的研发风险。

上述项目于2023年年底启动,覆盖前端材料研制、芯片研制到后端继电器应用验证的全流程,计划持续至2028年6月,获得省级近千万元支持资金。

闫军政坦言,以往企业研发投入多在百万元量级,往往难以承受从基础材料切入的长期投入与不确定性。

省级实验室以平台化方式组织资源、形成稳定支持,使企业敢于从产业链角度进行布局,将“单点改良”转向“体系重构”。

贵州省电子元器件实验室于2024年5月16日获批筹建,建设期5年。

实验室以中国振华电子集团有限公司为依托单位,由贵州航天电器股份有限公司、贵州大学、贵州师范大学共建,建设运行主体为振华研究院(贵阳)有限公司。

实验室聚焦“高端电子材料与器件”“核心芯片自主设计”“高端装备测试技术”“产业安全自主可控”四大战略方向,采取“自上而下战略引导”与“自下而上需求对接”相结合的项目机制。

学术委员会委员李国介绍,一方面紧扣国家与地方重大战略布局,确保科研方向聚焦;另一方面通过常态化“企业出题、实验室解题”,围绕产业链共性难题精准立项。

2025年,实验室已启动首批10项重大科研项目,总投资2.6亿元,推动关键环节协同攻关与成果转化加速。

前景——从“做出来”到“用得稳、用得广”,国产高端元器件仍需跨越量产与验证关口。

业内分析认为,微型高功率密度器件的产业化价值,最终取决于一致性控制、长期可靠性数据、批量制造良率与成本曲线。

下一步,需在高端应用场景中持续开展环境适应性与寿命评估,完善测试标准与质量追溯体系,推动与整机厂商的联合验证和规模化导入。

同时,应以项目为牵引,进一步完善材料供应、芯片设计、封装装备与检测能力的本地配套,形成可复制、可扩展的国产替代路径,带动更多关键元器件实现从“可用”向“好用、耐用”升级。

一个指尖大小的芯片,承载着国家高端制造的雄心。

贵州陶瓷封装光MOS固体继电器的成功突破,充分说明了以平台支撑、链条布局、系统创新为核心的科研模式的有效性。

这不仅是技术层面的进步,更是从根本上打破"卡脖子"困境、实现自主可控的重要体现。

随着更多类似的科研成果涌现,我国电子元器件产业链的自主创新能力将不断增强,为高端装备制造提供更加坚实的基础支撑。