PCB嵌入式功率模块，进展如何？

电子发烧友网报道（文/梁浩斌）前段时间，在PCIM Asia上我们看到了不少厂商展出了功率模块PCB嵌入式封装产品，并且部分产品已经接近量产，今年将量产上车。显然 PCB 嵌入式封装已经跨过概念验证的阶段，进入工程化和车规验证的窗口。

在电气性能方面，PCB具有天然的优势，比如可以进行多层布线，通过控制线间距及层间距减少EMC的影响；PCB使用的绝缘材料可以满足400V至1000V高压绝缘的要求；埋入PCB的电子器件可以通过高散热材料和合理的散热层设计达到优秀的散热性能。因此PCB嵌入功率芯片的技术用于功率模块封装具有极大的性能潜力。

根据纬湃的技术评估数据，首先在通过电流的能力上，传统封装的功率模块大概是每29平方毫米芯片101A，而PCB嵌入式功率模块中每29平方毫米芯片是142A，单位通流能力提升约40%，这也意味着相同电流输出的情况下，功率芯片用量可以减少三分之一。在相同的功率输出要求下，功率模块的物料成本可以降低20%。

与传统的引线键合或陶瓷基板模块相比，PCB嵌入式功率模块在寄生电感、热管理、集成度、可靠性等方面都有明显优势，因此目前各大功率器件厂商都在加速布局。

不过目前整体来看，各大厂商在技术路线上也是百花齐放，下面我们整理了PCB嵌入式功率模块主要的四条技术路线，以及各家厂商拿出的产品。

四大主流路线

板内绝缘纯PCB嵌板：通过多层精密叠层与厚铜嵌埋，把主功率回路缩到最短，它的特点是集成度最高，包括栅极驱动、母线电容、分流电阻乃至控制电路都可以一并嵌入同一块板，形成“逆变砖”级模块，寄生电感可压至1 nH量级。但集成度高，自然带来另一个问题，这套方案的绝缘完全由有机基材承担，而常用的FR-4基材导热率仅 0.3–0.5 W/(m·K)，因此它的热阻相对较大，不过仍小于传统HPD模块。

板外绝缘（高导热膜）：与板内绝缘相反，该方案让芯片贴装在板外，再用高导热绝缘膜构建绝缘边界，目前主要停留在验证阶段，广汽在多方案并行的同时正在验证该路线。因为芯片不在板内，散热路径不必穿过整块有机基板，热阻比板内绝缘低约 10%，工程实现也相对稳定。但绝缘膜的导热能力存在天花板，行业普遍低于15 W/(m·K)，面对SiC峰值工况下可能超过200 ℃的结温，裕量有限。

内嵌 AMB 陶瓷：用 AMB（活性金属钎焊）陶瓷替代有机绝缘。它最大的差异化优势在于热膨胀系数，AMB 陶瓷（如 Si₃N₄）的 CTE 约 3.3 ppm/℃，与 SiC 的约 3.5 ppm/℃ 基本匹配，可从源头消除 CTE 失配带来的热应力，这是FR-4（约 15–20 ppm/℃）所做不到的；热阻同样比板内绝缘低约 10%。代价是成本偏高、公差控制难，AMB 本身公差较大、需要更多填胶，结构不对称导致翘曲问题比前面两种技术路线更明显。

广汽在TMC2026的实测显示，以上三条路线的杂散电感差异其实不大，均在1.5 nH 左右，核心差异在于热阻与工艺稳定性。

标准化单元（S-Cell / p²Pack）：思路与前面的有所不同，这套方案从器件侧切入。前三条路线的出发点都是PCB，这条路线反过来先把高压 SiC 裸片预封装成可测试、可复用的标准单元，比如英飞凌与博世的 S-Cell 均为 11 mm × 11 mm²、厚约 1.27 mm，再由PCB工艺把这些单元组织成半桥功率板，代表方是英飞凌与Schweizer、博世。

p²封装结构图，图源：Schweizer

然而这种方案要平衡的变量最多，要考虑热路径、绝缘边界、互连结构、尺寸、成本与量产窗口。标准化把芯片层面的复杂性提前封装成黑箱，PCB厂只需处理标准化的腔体加工与层压，降低了嵌入工艺的边际成本；代价是单个单元的电流承载能力存在物理上限，高功率只能靠多单元并联，这就要求 PCB 布线层必须精确对称，否则并联单元电流分配不均会引发局部过热。

主要厂商进展情况

从产业链分工来看，功率模块PCB嵌入式封装产品中，器件厂商定义嵌入单元，PCB和封装厂主要是嵌入制造的部分，两者实际上需要更高维度的合作。

Schweizer作为欧洲嵌埋 PCB 龙头，在2023年开始与英飞凌合作开发，将英飞凌1200V CoolSiC芯片嵌入到PCB中的技术，并应用到电动汽车上。

而英飞凌早在2018年，就在48V低压软启动系统推出S-Cell技术，并后续应用到高压电驱系统中。与Schweizer合作的嵌入式SiC模块产品预计到2027年进入量产。

根据目前公开的信息，英飞凌1200V CoolSiC™ Gen2p 裸片做成标准 S-Cell；每开关单元含 1 枚嵌入式 S-Cell + 20mm² CoolSiC 芯片；3 颗 900V CeraLink™ 作局部直流母线；栅极驱动紧邻半桥；顶部触点用铜填充微孔和厚铜层替代键合线。

具体模块参数为双脉冲 800V /关断114A，dv/dt达100V/ns，回路电感仅约2nH；第三代 EiceDRIVER™ DESAT 短路检测，最短关断 <550ns（检测+反应约 456ns）。xEV 主逆变器场景下，该方案Tj(avg)=70.8℃、热流 10W、冷却端 65℃ 条件下 Rth(j-w)=0.58 K/W。

博世此前也推出了与英飞凌S-Cell规格兼容的标准化功率单元，覆盖 750V 与 1200V 两个电压等级，模块杂散电感1–2 nH，理论也能够集成到p²封装中。

2025年，德国弗劳恩霍夫可靠性与微集成研究所（Fraunhofer IZM）联合保时捷、博世开发出一种新型的Dauerpower逆变器，同样采用了PCB嵌入功率模块的技术。该逆变器基于PCB嵌入式SiC MOSFET模块，集成48个SiC MOSFET，实现了1.1nH的低电感。为了提高系统的功率密度，采用了基于PolyCharge公司的NanoLam直流母线电容器，整体逆变器体积仅3L，输出密度高达200 kVA/L。

浩思动力2025年11月发布的全球首款将 GaN 技术规模化应用于汽车增程器的混动系统，其搭载自研 “冰刃” 系列氮化镓功率模块中也采用了双面强化冷却十层嵌埋封装（CIPB）工艺，“冰刃”模块尺寸 80 × 113 × 9.8 mm，功率密度达 684.9 kW/L；基于此开发的 Gimini 增程器体积减小 50%、成本降低 15%、WLTC 工况效率提升 2%。

图源：电子发烧友网摄

在今年的PCIM Asia上，基本半导体与东芝半导体联合展出了一系列SiC嵌入式封装产品，包括1200V/1.2mΩ SiC半桥和三相全桥的封装模块，采用了东芝新一代碳化硅MOSFET芯片技术，模块拥有极低寄生杂感、低导通电阻，以及提供高系统集成度、高散热效率、高功率密度等优势，面向汽车动力系统、OBC/DC-DC、光伏逆变、工业变频等应用。

斯达半导体去年与深蓝汽车合资组建了重庆安达半导体车规级功率模块项目，当时称将打造下一代PCB嵌入式封装SiC功率模块产品。斯达半导体此前也表示2026 年将重点开发嵌入式SiC模块等产品。这次展会他们也展出了一款六并的三相全桥1200V/2.6mΩ的嵌入式功率模块，据介绍，该产品今年将在量产车型上搭载，预计会被用在主驱逆变器上。

森国科在今年年初宣布量产出货KC027Z07E1M2（SiC S-Cell），该器件采用了PCB嵌入式3D封装技术，实现了跨越性的性能优化。该技术通过芯片与PCB内部铜层的直接三维互连，彻底消除了传统封装中键合线（Bonding Wire）和长距离引线带来的寄生电感和电阻。这使得开关过程中的电压过冲和能量损耗（EON, EOFF）大幅降低，允许系统工作在更高的频率，同时显著改善电磁干扰（EMI）性能。

除此之外，应用端广汽集团、联合电子、汇川联合动力、威睿、星驱科技等都已经展示过相关用于汽车主驱的PCB嵌入式模块。另外，斯达半导、芯联集成、士兰微、派恩杰、昕感科技、长飞先进等，也已经公布了相关技术或产品。

小结：

总体看来，48V和低压GaN是PCB嵌入式模块最接近规模化落地的市场，未来对于数据中心、机器人等场景，更高的集成度和可靠性将会是这类封装方案的优势。但产业的进展正在加速，高压SiC方案部分也已经进入量产准备阶段，预计2027年将成为行业由技术验证转向量产导入的关键窗口。