PCB嵌埋封装是实现更紧凑、更高效功率系统的关键。2026年9月6日,IC- SRDI 2026先进封装专题聚焦PCB嵌埋封装、集成封装技术、无键合线封装,助推功率半导体向先进封装迭代,助力嵌埋SiC功率模块从产品验证到量产元年的稳妥过度。(有意思的是,这个和玻璃基板同一进程,我的天呐。)

功率嵌埋封装(Embedded Packaging),是功率半导体模组第三代封装技术,是将功率半导体(可达100kW/L以上)嵌入PCB封装技术是将功率芯片(如SiC MOSFET、GaN HEMT)直接嵌入多层印刷电路板(PCB)基板内部,并通过铜互连、微盲孔等结构实现更紧凑的一体化连接,从而减少甚至在部分方案中替代传统键合线互连。宽禁带(WBG)功率器件在电动汽车(EV)、数据中心电源、工业驱动及可再生能源等领域实现高效率、高功率密度集成的重要使能技术。部分公开样机和方案也表明,嵌埋结构可显著降低开关损耗、改善动态性能,并为高频高效应用打开更大空间。

与传统线键合(Wire Bonding)或DBC陶瓷基板模块相比,功率浅埋技术可显著降低寄生电感、提升开关速度、改善热管理,并支持更高的系统集成度(如嵌入驱动电路、无源元件)。

•极低寄生电感:平面互连(镀铜、烧结铜)将功率环路电感(L_PL)降至约2 nH以下,远低于传统线键合的5–15 nH,支持SiC/GaN高速开关(高dV/dt),显著降低开关损耗与EMI。

•优异热管理潜力:厚铜层(400 µm+)、热通孔阵列、双面冷却结构,结合可选嵌入AlN陶瓷片,可实现低至0.17 K/W的热阻,支持更高功率密度。

• 高集成度与小型化:支持3D嵌入栅极驱动、退耦电容、分流电阻等,实现“逆变器砖(Inverter Brick)”级集成,系统体积和重量大幅降低。

•可靠性提升:消除线键失效模式(lift-off、heel crack),机械抗振能力更强,产品寿命显著延长。

•制造规模与成本优势:利用成熟PCB工艺(激光钻孔、层压、镀铜),适合面板级生产,未来规模化后具有明显成本竞争力。

PCB嵌入功率半导体典型横截面与工艺流程

芯片嵌入PCB的典型工艺步骤示意

PCB嵌入式SiC模块技术已度过早期概念验证阶段

2023–2026年间,随着Schweizer p²PACK、Schaeffler高压模块等产业化突破,PCB嵌入式SiC模块技术已度过早期概念验证阶段,目前正处于工程化开发和产业化突破的关键期。全球范围内的研发活动日趋活跃,并展现出明确的应用导向。

PCB嵌入技术此前,英飞凌和Schweizer Electronic合作,通过在PCB中嵌入一个48V的MOSFET器件,将性能提高了35%。这项技术成果的背后,是Schweizer提供的p²Pack解决方案。Schweizer在汽车48V应用方面已开展量产准备工作,同时也在着眼于下一代产品,研发用于400-1200V电压的嵌入式“宽带隙”半导体高压p²Pack。若进一步将功率开关与电容器一起嵌入,还能提高功率密度和可靠性,集成分流器还可将电流测量功能集成到PCB板内部。

英飞凌的方案就是把开关与电容器一起嵌入,其是将已在高端电动汽车项目验证的1200V CoolSiC™芯片直接嵌入PCB中,该芯片嵌入板由五个与主直流链路电容相连的连接器,就是五个大电容负责稳定整体供电。并配置了三个邻近MOSFET半桥的900VCeraLink™电容作为局部直流链路电容器,以有效抑制杂散电感。每个开关单元集成了一枚嵌入式S-Cell和一片20mm²的CoolSiC碳化硅芯片。通过将栅极驱动器紧邻半桥布局并结合单板设计,实现低电感栅极回路、高速开关特性及信号振荡最小化。除了电流的传输路径短了,此方案还采用了引线框架设计,顶部触点使用铜填充微孔与厚铜层连接,代替了传统的键合线,极大地降低了寄生电感,可实现低电感互连。

Schweizer是欧洲嵌埋PCB技术龙头,凭借p2Pack实现功率模块、PCB 与散热系统一体化集成,以厚铜布线极致优化功率回路,充分释放SiC/GaN高频性能。沪电通过控股子公司胜伟策(持股99%),拥有Schweizer Electronic开发的p²Pack嵌入式功率芯片封装技术——将裸芯片直接嵌入PCB内层,大幅降低寄生电感、缩短散热路径、提高功率密度。从整个结构来看,p²Pack嵌入技术减少了无源器件、连接器等组件的使用。采用关键部件贴身布局、用特殊材料防过热、测量点直连避免干扰,既能扛住高压大电流,又能让工程师像用听诊器一样清晰监测每个细节。

采埃孚嵌入式逆变器(CIPB)采用芯片内嵌PCB技术,支持自定义PCB形状与接口,可有效降低寄生电感与电阻,优化电气性能。该产品适配各类整机外形及安装固定需求,可灵活匹配车企不同车型的电驱动复杂应用场景。其机身尺寸小巧,仅相当于两台iPhone16并排大小,却可输出不低于600Arms的大电流,空间利用率极高。

CIPB通过优化电容至功率交直流的功率回路,改善杂散参数,提升功率半导体芯片均流性,减少芯片开关与导通损耗,系统动静态性能优于传统功率模块。相较于传统方案,其芯片内嵌技术突破了布局限制,让逆变器结构更紧凑、设计更灵活。对比采埃孚一代产品,搭载Gen2p芯片的1200V SiC逆变器功率密度实现指数级提升,突破120kW/L。同时设备杂散电感进一步降低,整体性能大幅提升60%。

进入2026,随着更多车企与Tier1厂商对高压、高效、高集成电驱动系统的需求升级,芯片内嵌PCB技术已成为车载功率器件的核心发展方向。舍弗勒推出800V平台芯片内嵌高压功率模块,杂散电感小于3nH,CLTC逆变器效率超99%,开关损耗降幅超30%,预计2026年于天津基地投产。采埃孚CIPB芯片内嵌逆变砖已完成工业化筹备,其800V模块单相峰值电流有效值可达850A,已配套高度集成的800V电驱动系统。博世联合科研机构与保时捷研发Dauerpower逆变器,搭载48颗SiC芯片,杂散电感低至1.1nH、峰值功率720kW、峰值效率98.7%,已应用于保时捷电动跑车。

麦格纳推出嵌埋式电驱动逆变器新拓扑,持续推进该技术车载规模化落地。纬湃科技完成400V/800V嵌埋模块样品开发,可实现1nH以下超低杂散电感。浩思动力推出GaN嵌入式模块,适配增程发电系统,散热性能提升20%以上、体积缩减超50%,杂散电感低至1nH。汇川联合动力嵌入式晶圆技术,相较传统器件降低80%驱动杂感,回路杂感低至1nH,器件体积缩减82%,整体结构尺寸大幅优化。联合电子嵌入式PCB逆变砖CLTC效率达99.5%,开关损耗降低30%,功率覆盖100–350kW,峰值功率密度可达200kW/L。辰致集团PCB嵌入式封装技术实现突破,杂散电感降至2nH、降幅75%,有效降低开关损耗并提升逆变器工作效率。广汽夸克电驱2.0搭载嵌入式功率模块,电控最高效率达99.9%,1000V平台电机功率密度可达17.29kW/kg,设备体积缩减80%。

芯片与器件企业2027年后导入量产

芯片与器件企业正在与下游PCB厂联合出发,在研发方向上稳扎稳打,持续开发嵌入式核心封装工艺,并预计在2027年后导入量产。据斯达半导体透露,行业内预期嵌入式碳化硅模块会在2027-2030年间投入批量装车应用,逐步取代部分传统模块的市场份额。上海诚帜也认为,预计至2027年,嵌入式碳化硅模块在新能源汽车800V平台、储能、AI电源等高端市场将会优先突破批产应用。芯联集成进一步提出,从长期来看,嵌入式碳化硅模块在小功率应用方面也具有较大的应用潜力。

斯达半导是国内最早布局嵌埋SiC模块企业,第二代产品已进入DV验证。 2026 年将重点开发嵌入式SiC模块、车用驱动GaN模块、三电平SiC模块以及面向OBC和AI电源的新产品。其中嵌入式SiC 模块已开发两代产品,多个项目正配合Tier 1 和整车厂进行DV验证,目标 2026 年量产。

上海诚帜电力电子C-CellAMB嵌埋封装技术,CZ1260型1200VSiC模块采用6并联设计,已经完成HTRB\H3TRB\TST\PC等基本可靠性验证,A样机PC最多完成12万次循环,寿命超过框架式模块2倍。上海诚帜已经在和多家PCB上市公司接触,建立亲密的合作关系,并且把AMB基板绝缘的嵌入式工艺技术导入到合作的PCB厂。根据规划,上海诚帜预计于2026年下半年在工程机械和商用车领域实车搭载推广3000套以上,并在AI数字电源领域实现批量交付。

芯联集成将碳化硅嵌入式方案定义为将功率芯片通过基板内嵌、无键合互联、三维集成等方式实现高集成度的先进模块技术。目前,公司嵌入式碳化硅方案正在送样验证中,重点突破芯片与PCB的集成工艺、热管理优化及可靠性提升等关键技术。根据公司披露,嵌入式碳化硅模块预计在2027年前后进入量产阶段。届时,该技术将应用于新能源汽车、储能系统等领域,助力电驱系统向高效、轻量化方向发展。

冀同半导体2024年开始深入研究嵌入式模块,他们已联合深度合作的下游客户,共同推进嵌入式模块的研发,同时还与PCB厂家建立合作,通过协同开发迭代优化设计。翼同半导体计划在2026年完成嵌入式碳化硅模块的工艺验证,2026年底发布验证完整的产品样品,并于2027年实现批量交货。

中车半导体于2025年发布嵌入式SiC功率模块,采用六并联结构设计,将杂散电感优化至2nH,核心电学性能实现大幅突破。产品通过叠层结构迭代优化,未来可进一步将杂散电感降至1nH以下,性能显著优于传统HPD模块与塑封功率模块。派恩杰半导体自研PCB嵌埋功率模块,彻底摒弃传统键合线结构,单位通流能力提升40%,驱动回路寄生电感低至1.5nH、功率回路低至3nH,仅为传统方案的十分之一,有效抑制高频工况下电压过冲,降低开关损耗。

芯华睿半导体布局多品类嵌入式芯片封装方案,产品覆盖1500V高压SiC至100V低压GaN器件,适配车载、具身智能等多元场景。企业深耕嵌入式技术赛道,提前对接主流主机厂开展联合研发,预计2025至2026年实现技术量产落地。基本半导体推出AMB嵌入与铜块嵌入两类车规级SiC模块,四并联架构可实现350-400A通流能力,目前产品已进入整车可靠性摸底测试阶段,稳步推进车载场景落地应用。

悉智科技已实现车规级嵌埋工艺规模化量产,自研SiC主驱模块已配套智己、奇瑞捷途等车企。同时企业迭代下一代嵌埋模块技术,目标实现回路电感较国际竞品降低50%、芯片均流性能提升45%。土兰微依托IDM全产业链优势,自研PCB嵌埋专用镀铜SiC芯片及模组,深度配套头部车企供应链,其嵌入式功率方案已在800V高压车载平台实现规模化落地应用。

昕感科技搭建一站式功率模块测试平台,整合性能检测、老化测试、可靠性验证及大数据智能分析能力,全方位保障PCB嵌埋式功率模块的车规级品质与稳定性。北一半导体深耕PCB嵌入式封装领域,掌握寄生电感抑制、精密封装工艺与芯片均流设计三大核心技术,为高性能车载嵌入式功率模块的研发量产提供全套技术支撑。

矽迪半导体持续迭代嵌入式SiC芯片与模块技术,聚焦性能升级、损耗降低与成本优化,深化与光伏储能领域头部客户合作,推动嵌入式封装技术在大型能源项目中规模化普及。林国科创新嵌入式3D封装技术,通过芯片与PCB铜层三维直接互连结构取消键合线,相较传统方案,大幅提升功率模块单位通流能力,适配高集成、高效率功率器件发展需求。

尽管前景广阔,该技术仍面临若干挑战。热管理瓶颈有机PCB导热率低(FR4约0.3–0.5 W/m·K)。应对措施包括厚铜层、密集热通孔、嵌入AlN陶瓷、对称双面冷却,以及与先进TIM或液冷系统结合。在高压绝缘与机械应力上有紧凑结构中爬电距离与CTE失配问题,可通过对称层压、陶瓷嵌入件、优化烧结工艺缓解。工艺良率与测试方面,大功率芯片嵌入时的热应力、层压翘曲、以及嵌入后检测/维修难度增加,通过面板级工艺与增材制造正逐步改善。标准化与供应链行业规范仍在完善中,需要上下游协同推动。

2026年将是高压SiC嵌入式模块量产验证的关键年份。未来技术方向包括更高系统级集成(驱动+功率+无源全嵌入)、与玻璃基板/先进陶瓷的混合封装、以及增材制造规模化应用。随着SiC/GaN器件成本持续下降,该技术有望成为功率电子系统小型化与高效化的核心支撑。

PCB嵌入式SiC功率模块不是“把SiC芯片埋进PCB”的单点封装创新,而是一条把功率芯片、铜互连、绝缘介质、导热材料、积层工艺和可靠性验证重新组合的系统级封装路线。

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