TMC2026 現(xiàn)場(chǎng)深度解讀 · 功率半導(dǎo)體先進(jìn)封裝

TMC2026 芯片嵌埋PCB封裝技術(shù)縱覽

從低寄生封裝，到車規(guī)量產(chǎn)工程：嵌埋 PCB 正在從“把芯片放進(jìn)板子里”，走向電、熱、力、工藝、測(cè)試與供應(yīng)鏈的系統(tǒng)重構(gòu)。

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芯片嵌埋PCB封裝技術(shù)8個(gè)主題前瞻洞察

TMC2025 那篇芯片內(nèi)嵌 PCB 封裝文章，我當(dāng)時(shí)用一句話概括這條技術(shù)：把功率芯片直接埋進(jìn)板子里，走面板級(jí)工藝，把回路做短、把熱路打通、把寄生壓下去。

這個(gè)判斷到 TMC2026 仍然成立，但討論重心變了。行業(yè)不再只追問(wèn)“嵌埋 PCB 能不能降低寄生電感”，而是開始把問(wèn)題拆到芯片金屬化、Power Cell 或 S-Cell、PCB 層壓和填孔、絕緣材料、燒結(jié)連接、熱界面、動(dòng)態(tài)測(cè)試、局放耐壓、功率循環(huán)以及整車平臺(tái)驗(yàn)證。

這意味著嵌埋 PCB 已經(jīng)從一個(gè)封裝結(jié)構(gòu)問(wèn)題，進(jìn)入系統(tǒng)工程問(wèn)題。低電感是入口，量產(chǎn)能力才是分水嶺，真正要比較的，不是哪條路線樣品數(shù)據(jù)更漂亮，而是誰(shuí)能把電、熱、力、工藝和驗(yàn)證一起收住。

廣汽，這一講最有價(jià)值的地方，是站在主機(jī)廠應(yīng)用驗(yàn)證視角，把嵌埋模塊的幾條技術(shù)路線放到同一個(gè)工程坐標(biāo)系里比較：板內(nèi)絕緣、板外絕緣、內(nèi)嵌 AMB 都能圍繞芯片基座和高導(dǎo)熱絕緣層展開，但它們在 PCB 工藝穩(wěn)定性、后道貼合難度、熱阻、雜感、成本和可靠性瓶頸上并不相同。

• 板內(nèi)絕緣，更依賴 PCB 內(nèi)部材料和層壓能力；

• 板外絕緣，需要把高導(dǎo)熱絕緣膜與水冷板、功率板和后道工藝一起驗(yàn)證；

• 內(nèi)嵌 AMB ，則會(huì)遇到公差、填膠、翹曲和板廠工藝窗口問(wèn)題。

站在整車平臺(tái)看，這不是“哪條路線先進(jìn)”的選擇題，而是熱、電、絕緣、制造和成本共同約束下的應(yīng)用題。

從現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)看，廣汽樣件在 100A 工況下的開關(guān)損耗從約 7.8mJ 降到約 3mJ，下降約 61%；效率測(cè)試相對(duì)傳統(tǒng)方案提升約 0.5 個(gè)百分點(diǎn)。這個(gè)數(shù)字對(duì)主驅(qū)逆變器的價(jià)值，不只是少了一點(diǎn)器件損耗，而是會(huì)繼續(xù)影響芯片面積、散熱余量、EMC 設(shè)計(jì)和整車能耗。

更麻煩的地方在量產(chǎn)鏈路：高導(dǎo)熱絕緣膜的剝離強(qiáng)度、耐壓能力、漏電流和老化穩(wěn)定性，PCB 廠的 ESD 和潔凈度，模塊端的測(cè)試?yán)匣约罢嚩说目煽啃则?yàn)證，都必須接起來(lái)。主機(jī)廠如果要推動(dòng)這條路線，不能只采購(gòu)一個(gè)模塊，還要推動(dòng)芯片、PCB、材料、模塊、Tier1 和整車驗(yàn)證之間形成一致節(jié)奏。

英飛凌的 S-Cell 路線延續(xù)了2025年里很重要的一條思路：不要直接把所有復(fù)雜度交給 PCB 廠，而是先把 SiC 裸片變成可測(cè)試、可搬運(yùn)、可并聯(lián)的標(biāo)準(zhǔn)功率單元，再讓 PCB 去完成低寄生互連和模塊集成。

這個(gè)中間單元的意義很直接：裸片級(jí)工藝難點(diǎn)、芯片保護(hù)、端子結(jié)構(gòu)和熱電邊界被前置處理，后續(xù)模塊設(shè)計(jì)可以圍繞 S-Cell 做并聯(lián)、布局、驅(qū)動(dòng)和冷卻設(shè)計(jì)。嵌埋 PCB 在這里不只是封裝形式，而是系統(tǒng)級(jí)功率單元的承載平臺(tái)。

S-Cell 嵌入 PCB 后，換流回路寄生電感可以做到約 1.5nH。低雜感減少關(guān)斷過(guò)壓、振鈴和并聯(lián)不均，也讓 SiC 能以更快 dv/dt 工作，從而降低開關(guān)損耗并提升逆變器功率能力。

但并不能=簡(jiǎn)單理解為電感越低越好：電感越低，開關(guān)越快，EMI、驅(qū)動(dòng)控制、絕緣裕量和系統(tǒng)外部約束會(huì)更快成為新瓶頸。S-Cell 真正體現(xiàn)的是熱電協(xié)同：把低寄生、電流并聯(lián)、熱路徑和客戶側(cè)資格驗(yàn)證放在同一個(gè)系統(tǒng)里優(yōu)化。

芯華睿，這一講把制造鏈條展開得很完整：芯片先經(jīng)過(guò)厚銅金屬化，形成銅芯片或 Power Cell，再進(jìn)入 PCB 開槽、層壓、激光孔、填孔、電鍍、外層線路、阻焊、測(cè)試，最后變成嵌入式模塊、控制器和系統(tǒng)。

傳統(tǒng)模塊的長(zhǎng)互連路徑會(huì)帶來(lái)高寄生電感、電壓尖峰、振鈴、誤觸發(fā)和 EMI 壓力。嵌入式封裝用金屬銅孔、銅柱和高密度 PCB 互連替代長(zhǎng)鍵合路徑，讓電流路徑變短，磁場(chǎng)更容易抵消，開關(guān)損耗和電壓應(yīng)力同步下降。

高壓新能源主驅(qū)方案的對(duì)比很有代表性：嵌入式方案的 Eoff 從約 27mJ 降到約 17mJ，RMS 輸出電流從約 350A 提升到約 400A；重量從約 733g 降到約 580g，體積從約 21cm3 降到約 11cm3，成本目標(biāo)下降約 20% 至 30%。

這些收益不是來(lái)自某一個(gè)工藝，而是來(lái)自結(jié)構(gòu)、互連、熱路徑和材料界面的共同變化。Power Cell 一旦穩(wěn)定下來(lái)，嵌埋 PCB 就有機(jī)會(huì)從一款樣件擴(kuò)展到半橋、全橋、不同并聯(lián)數(shù)和不同客戶外形。我的判斷是，平臺(tái)化能力會(huì)比單個(gè)樣品的峰值數(shù)據(jù)更重要。

大乙半導(dǎo)體，把話題拉回到很底層、也很關(guān)鍵的位置：嵌埋模塊要進(jìn)入主驅(qū)，必須解決 絕緣、高導(dǎo)熱絕緣材料、TST 可靠性、芯片上下表面連接、PCB 激光鉆孔、頂部厚銅互連，以及靜態(tài)和動(dòng)態(tài)電參數(shù)測(cè)試口徑。

D-Cell 的思路，是通過(guò)固態(tài)銅燒結(jié)建立標(biāo)準(zhǔn)單元。芯片頂部銅厚可以超過(guò) 30μm，底部連接孔隙率小于 1%，界面熱阻更低，剪切強(qiáng)度可超過(guò) 80MPa。對(duì)嵌埋 PCB 來(lái)說(shuō)，這不是輔助工藝，而是讓芯片能夠進(jìn)入后續(xù) PCB 制程的可靠性前提。

熱循環(huán)會(huì)不斷放大不同材料之間的熱膨脹失配。SiC、銅、陶瓷、樹脂、銀或銅燒結(jié)層的模量和 CTE 都不同，界面一旦產(chǎn)生裂紋或空洞，低電感帶來(lái)的電氣優(yōu)勢(shì)就會(huì)被可靠性風(fēng)險(xiǎn)抵消。

所以，我更愿意把銅燒結(jié)看成嵌埋模塊的量產(chǎn)底座。一代封裝技術(shù)背后，往往需要一代材料體系托底。沒(méi)有穩(wěn)定連接、可測(cè)界面和可復(fù)制的可靠性窗口，嵌埋 PCB 很難從樣件走到主驅(qū)量產(chǎn)。

派恩杰這一講的切入點(diǎn)很務(wù)實(shí)：嵌入式 PCB 技術(shù)不一定要推翻現(xiàn)有散熱架構(gòu)。對(duì)于已經(jīng)成熟的主驅(qū)水冷板、熱界面材料和逆變器外形，如果新模塊能在保持底部散熱接口的同時(shí)降低損耗和振鈴，它的工程導(dǎo)入阻力會(huì)小很多。

1500V/400A 半橋模塊尺寸約 35mm × 40mm × 1.9mm，利用多層布線、厚銅互連和較短換流路徑實(shí)現(xiàn)低寄生設(shè)計(jì)。NTC 更靠近芯片，背面裸銅可直接焊接到散熱器，這讓它與傳統(tǒng)散熱平臺(tái)的關(guān)系更像升級(jí)，而不是重建。

在 800V/400A 條件下，嵌入式方案相對(duì) TPAK 的 Eon 從約 18.7mJ 降到約 7.7mJ，下降約 58.8%；Eoff 從約 26.1mJ 降到約 17.2mJ，下降約 34.1%；總開關(guān)損耗下降約 44.4%。

這組數(shù)據(jù)之所以重要，是因?yàn)樗瑫r(shí)對(duì)應(yīng)了更短開關(guān)時(shí)間、更低振鈴、更好的效率和潛在 EMC 改善。主驅(qū)逆變器不是只看單顆器件損耗，最終要看系統(tǒng)效率、熱設(shè)計(jì)余量、濾波壓力和量產(chǎn)一致性。

北一半導(dǎo)體的視角很關(guān)鍵：PCB 嵌入式先進(jìn)封裝不是把傳統(tǒng)模塊外殼換成 PCB，而是把量產(chǎn) SiC 模塊里的設(shè)計(jì)方法、測(cè)試方法和可靠性經(jīng)驗(yàn)遷移過(guò)去，再圍繞新結(jié)構(gòu)重構(gòu)。

傳統(tǒng)模塊的低電感布局、熱阻控制、翹曲管理、動(dòng)態(tài)雙脈沖、AQG324 參考驗(yàn)證、絕緣耐壓和局放測(cè)試，都是已經(jīng)付過(guò)學(xué)費(fèi)的工程資產(chǎn)。嵌埋 PCB 要走向量產(chǎn)，不能把這些經(jīng)驗(yàn)清零，而要把互連方式從鍵合線轉(zhuǎn)為銅柱和填銅盲孔，把熱管理遷移到 AMB 陶瓷嵌入和大面積燒結(jié)，把測(cè)試邊界重新標(biāo)定。

傳統(tǒng)功率模塊換流回路電感常在 10nH 至 30nH 量級(jí)，PCB 嵌入式結(jié)構(gòu)通過(guò)垂直互連和短路徑，有機(jī)會(huì)壓到個(gè)位數(shù) nH。這個(gè)變化會(huì)降低過(guò)壓和開關(guān)損耗，但也要求產(chǎn)業(yè)鏈出現(xiàn)更強(qiáng)的集成者，把 PCB、Power Cell、芯片、材料和模塊驗(yàn)證接起來(lái)。

住友電木，這一講把視角放在 Semi-sintering 半燒結(jié)導(dǎo)電銀膠。

它服務(wù)的不是單一粘接動(dòng)作，而是芯片貼裝、TIM1、TIM2 等熱電連接界面。嵌入式模塊從 48V、10kW 至 60kW，走向 400V/800V、100kW 至 300kW，再走向更高電壓和更高功率等級(jí)，材料界面的壓力會(huì)持續(xù)增加。

高填料、高熱導(dǎo)材料很容易帶來(lái)更高模量和更大應(yīng)力，MSL、TCT 后的開裂風(fēng)險(xiǎn)會(huì)隨之上升。Semi-sintering 的方向，是通過(guò)銀填料組合、燒結(jié)促進(jìn)劑、低收縮和柔性控制，在導(dǎo)熱率、界面電阻、粘接可靠性和應(yīng)力釋放之間取得平衡。

所以，嵌埋 PCB 絕不是 PCB 工藝一家能完成的事。芯片金屬化、燒結(jié)層、銅層、陶瓷層、絕緣層、熱界面材料和冷卻結(jié)構(gòu)構(gòu)成連續(xù)界面鏈。任何一個(gè)界面失效，都會(huì)讓低寄生互連的收益無(wú)法進(jìn)入車規(guī)壽命周期。

最后，如果我們把七個(gè)主題放到同一張圖里，會(huì)發(fā)現(xiàn)它們并不是分散的技術(shù)點(diǎn)，而是在共同拼一條嵌埋 PCB 封裝的車規(guī)量產(chǎn)鏈。

最后的結(jié)論是：嵌埋 PCB 的競(jìng)爭(zhēng)不會(huì)停留在單項(xiàng)指標(biāo)：低雜感、低損耗、低熱阻、低成本、可測(cè)試、可返修、可追溯和可量產(chǎn)，需要一起成立。誰(shuí)能把這些指標(biāo)同時(shí)壓進(jìn)一個(gè)穩(wěn)定制造窗口，誰(shuí)才真正掌握了這條路線。

嵌埋PCB方案天然的低寄生電感、低過(guò)壓、低振鈴和開關(guān)損耗下降已經(jīng)成為業(yè)內(nèi)共識(shí)，接下來(lái)重點(diǎn)不是再證明嵌埋 PCB 有潛力，而是回答：如何在不同芯片、不同并聯(lián)數(shù)、不同熱路徑、不同 PCB 廠和不同整車平臺(tái)上都能穩(wěn)定復(fù)現(xiàn)？

板內(nèi)絕緣、板外絕緣、內(nèi)嵌 AMB、陶瓷絕緣、TIM 和燒結(jié)材料會(huì)形成不同組合。沒(méi)有一條路線能在所有場(chǎng)景里勝出。48V、400V、800V、高功率主驅(qū)、儲(chǔ)能 PCS、伺服和充電樁，對(duì)熱阻、絕緣和成本的權(quán)重并不相同。

裸片直接交給 PCB 工藝處理并不現(xiàn)實(shí)。更可行的方式，是先形成可測(cè)試、可搬運(yùn)、可追溯的功率單元，再進(jìn)入 PCB 嵌入或模塊集成。這個(gè)中間單元會(huì)成為芯片廠、材料廠、PCB 廠和模塊廠協(xié)作的接口。

靜態(tài)參數(shù)、動(dòng)態(tài)雙脈沖、功率循環(huán)、TST、局放、絕緣耐壓、CSAM、整機(jī) EMC 和路試驗(yàn)證，都需要在新的嵌入式結(jié)構(gòu)上重新建立口徑。2026 到 2027 更像工程窗口期：行業(yè)會(huì)從“能做出來(lái)”進(jìn)入“誰(shuí)能穩(wěn)定做出來(lái)”。