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-《PCIM2025觀察：芯片內嵌式PCB功率封裝技術》系列- 文字原創，素材來源：PCIM現場記錄、網絡- 本篇為節選，完整內容會在知識星球發布，歡迎學習、交流

導語：25年9月，有幸參加了上海浦東舉辦的PCIM Asia Shanghai 國際研討會，作為全球電力電子領域最具影響力的產業研討盛會之一，本屆大會以"創新驅動未來能源變革"為核心主題，匯聚了英飛凌、日立能源、Fuji、中國科學院、浙江大學、華為數字能源等全球頂尖企業與科研機構，圍繞寬禁帶半導體（SiC/GaN）、先進封裝與可靠性技術（嵌埋/混碳等）、智能電網電力電子、電機驅動控制等前沿方向展開深度技術研討與產業對話。

其中，先進封裝與可靠性技術是大家比較關心的議題，確實也不負期待，來自全球頂尖的專家學者分享了芯片內嵌式 PCB（Embedded PCB / Panel-Level）功率封裝這條技術路線。一句話概括這條路線就是：把功率芯片直接“埋”進板子里，走面板級工藝，把回路做短、把熱路打通、把寄生壓下去。

圖片來源：SysPro

三天時間，一共有5家企業談到了這一技術，5家側重點各不相同但彼此呼應：

• ACCESS Semiconductor講“Power-On-Substrate”的面板級腔體與多層互連
• Infineon拿出S-Cell 的半橋熱/電系統模型與數據
• Fraunhofer IZM把有機與嵌入式陶瓷兩條絕緣路線擺在一張桌子上對比
• AOI面向AI和車用場景，采用大面積面板級集成并通過高磁導材料抑制寄生電感
• Kyushu Institue則用PowerChiplet講清楚“用更多更小的芯片把功率做上去”的系統打法

下面，我們聚焦芯片內嵌式 PCB（Embedded PCB / Panel-Level）功率封裝這一技術路線，依次聊聊發生在PCIM Asia國際研討會上的故事。

圖片來源：SysPro

目錄

01 嵌入式PCB封裝技術背景

02 ACCESS Semiconductor Power-On-Substrate高級封裝方案

03 Infineon基于S-Cell的嵌入式PCB方案

04 Fraunhofer IZM嵌入式SiC MOSFET設計

05 AOI Electronic面向AI和車用的嵌入式封裝

06 Kyushu Institute Of Technology面向下一代電力電子系統Power Chiplet技術

07 不同方案的性能對比與討論

08 結論

|SysPro備注：本文為引導文，完整解讀在知識星球中發布

01

嵌入式PCB封裝技術背景

關于芯片嵌埋式PCB封裝技術（Chip Embedded PCB Packaging）我們曾多次做過介紹，感興趣的朋友可以參考后面的文章。

這里，我們再簡述下這一技術路線基本邏輯和關鍵內容：芯片內嵌式PCB是指在PCB或更大尺寸的面板基板上預留腔體，將功率芯片嵌入后填充樹脂并進行多層疊層工藝，從而形成3D集成的封裝結構。

這種流程使芯片背面直接貼合銅箔/散熱層，省略傳統的線鍵合或厚膜走線環路。實質上，它將電流路徑極大地短化，擺脫了老式模塊中導線鍵合帶來的長回路束縛。

圖片來源：Fraunhofer

這一技術路線主要有什么優勢呢？關于這一點，我們在功率芯片PCB嵌埋式封裝"從概念到量產"，如何構建？系統性介紹過。

功率芯片的嵌埋式PCB 封裝之所以受推崇，核心原因是TA給寬禁帶器件提供了一個"完美的家"——靠高密度互連解決電性能痛，靠集成化提升功率密度，靠成熟工藝壓低成本。

圖片來源：西安交大

這些優勢，在本次PCIM Asia Shanghai 國際研討會上也多次得到確認。

從系統角度看，嵌入式PCB封裝不僅是器件層面的改進，更是一種系統級的優化方案。它使功率模塊體積更小、電路更簡潔，能滿足AI服務器和電動車等應用對高功率密度、高效率和緊湊化的要求。正如Fraunhofer所述，現代汽車中除了牽引逆變器外，還有眾多低壓充電/車載電源子系統，它們都要求高轉換效率和高可靠性；嵌入式封裝能夠通過降低寄生和熱阻，在系統層面上提高整機性能和可靠性。綜上，這些方案體現了從系統需求出發，協同設計芯片、封裝與系統的工程思路。

了解了芯片嵌埋式PCB封裝技術，下面我們聚焦于這一技術路線，依次聊聊發生在PCIM Asia Shanghai國際研討會上的故事。

【歷史文章】

功率芯片PCB嵌埋式封裝"從概念到量產"，如何構建？

功率GaN芯片PCB嵌埋封裝技術全維解析的"三部曲"

嵌入式PCB半導體技術全解析| 設計理念、基本構型、半導體材料與技術、工藝制程、應用實例及未來展望

芯片內嵌式PCB封裝技術方案解析"七部曲" | 第二曲：市場主流玩家與技術方案解讀

英飛凌1200V芯片嵌入PCB解決方案 + Schweizer的技術核心（附報告）

圖片來源：Fraunhofer

02

ACCESS Semiconductor

Power-On-Substrate高級封裝方案

來自ACCESS Semiconductor的的Frye Fung先生，介紹了一種基于面板級基板的嵌入式封裝架構——Power-On-Substrate。該方案核心是將裸芯片直接嵌入約 400×500mm 的大尺寸面板腔體內，通過貫通孔與多層金屬實現三維互連；相較于傳統 PCB 表面平行貼裝，可大幅提升功率密度與效率，以短路徑替代長回路。主要應用于AI 服務器、對高功率密度電源模塊需求的用戶。

在核心工藝上，方案采用兩段式流程：

1. 先是腔體流程，在面板中央開腔并設通孔，器件面朝下臨時固定于腔底

2. 再進入半導體疊層流程，自上方灌注 ABF 介質完成 “埋入”，后續通過圖形化與電鍍建立多層互連（當前已實現 4-8 層），互連 / 金屬層厚度可按功率需求做到 15-45μm。

圖片來源：ACCESS Semiconductor

ACCESS自2014年起開展面板級嵌入封裝研究，最初聚焦于單芯片單層PCB的制備。經過3年開發，其一代嵌入式模塊進入量產；隨后其工藝不斷迭代，逐步擴展到3~6層乃至7層以上的多芯片、多無源元件共同嵌入封裝。ACCESS表示，目前已有七層以上的高集成度封裝產品投入量產，其設計尺寸范圍涵蓋從小型（2.0×2.5 mm）到較大（11×11 mm）的芯片，并支持多芯片并行封裝，顯著提升了功率模塊的功能密度。

圖片來源：ACCESS Semiconductor

ACCESS將其嵌入式封裝概括為四個關鍵特性：低寄生、高效率、高可靠、成本效益。實驗證據支持了這些特性：熱測試顯示，在相同功率條件下，嵌入式封裝的器件結溫比傳統表面安裝封裝降低了約17°C；其他熱仿真則表明該方案整體熱阻可降低近20%。此外，由于內阻和電感的大幅降低，該方案具備更優的高頻開關性能和更高的功率轉換效率。這些特點表明Power-On-Substrate方案在提高功率密度和降低成本方面具有顯著優勢。

圖片來源：SysPro

|SysPro備注：本文為引導文，完整解讀在知識星球中發布

03 Infineon

基于S-Cell的嵌入式PCB方案

來自英飛凌的Zhang Hao先生，介紹了基于S-Cell的嵌入式PCB方案。

S-Cell方案，旨在將SiC功率晶片和相關無源元件集成在同一多層PCB內，形成高密度的模塊化封裝。通過在PCB內部嵌入裸芯片，可實現寬帶隙器件的緊湊集成和快速功率路徑，從而提高模塊的性能。

圖片來源：Infineon

根據英飛凌提供的分析結果，S-Cell嵌入式方案在熱阻上具有明顯優勢。在短時功率測試中該方案的熱阻比傳統分立功率模塊低約25%，而傳統模塊的熱耦合可達37%~40%。電性能方面，嵌入式 PCB 因元件集成于 PCB，回路寄生電感遠低于傳統模塊，以 Vds 峰值、dv/dt 為邊界選合適柵極電阻后，S-cell開關損耗比傳統模塊低超 60%。

圖片來源：Infineon

此外，系統級方面，S-Cell的系統級優化效果體現在輸出效率的提升上。英飛凌報告顯示，得益于寄生參數的降低和優化設計，S-cell 方案最大輸出功率比傳統模塊提升 10%-20%，輕載效率提升 0.1%-0.2%。在實際仿真中，嵌入式方案也體現了更低的電壓尖峰和諧振（現場報告未找到明示數據），表明其高頻開關行為更優。整體來看，與傳統封裝相比，S-Cell嵌入式PCB在熱性能和功率密度上均具有顯著提升優勢。

圖片來源：SysPro

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04 Fraunhofer IZM

嵌入式SiC MOSFET設計

來自 Fraunhofer IZM 的 Lars Bottcher 先生，介紹了一種面向功率電子的新型集成概念 —— 功率器件嵌入式封裝技術，核心是將 SiC MOSFET 等寬禁帶（WBG）半導體器件嵌入封裝結構，通過平面化互連與優化絕緣設計，解決傳統封裝寄生電感高、散熱不足的問題，以適配 WBG 器件的快速開關特性，主要應用于汽車牽引逆變器、車載充電器（OBC）及高壓電力轉換場景。

圖片來源：Fraunhofer

有機絕緣方案

結構：器件裝配于厚銅基底，通過預浸料（樹脂填充陶瓷顆粒）實現嵌入與絕緣，適配傳統 PCB 工藝，無需引入新型材料；

局限性：熱導率較低（通常≤8-10W/mK），且高壓場景下的電氣擊穿電壓需重點驗證，對可靠性要求更高。

嵌入式陶瓷絕緣方案

結構：將陶瓷基板（如 Si?N? AMB 基板，熱導率達 90W/mK）嵌入有機 PCB 結構，器件裝配于陶瓷基板表面后再進行整體嵌入；

優勢：熱性能優異，以 5×5mm、100μm 厚 SiC 芯片為例，相同冷卻條件（冷卻水 65℃、結溫 175℃）下，陶瓷絕緣方案可承載 114A 電流，遠高于有機絕緣方案的 85A，且電氣擊穿電壓穩定；

不足：陶瓷基板成本較高，加工難度更大。

通過熱仿真對比，陶瓷絕緣方案可減少芯片用量或提升功率承載能力，在高壓大功率場景（如牽引逆變器）中優勢顯著。

圖片來源：Fraunhofer

Fraunhofer的實驗進一步驗證了嵌入式方案的優勢。VDS開關電壓波形對比顯示...

圖片來源：Fraunhofer

總體來看，Fraunhofer的研究強調了嵌入式封裝在高頻開關和熱管理方面的潛力，同時也指出了材料選擇和工藝控制的關鍵點。

圖片來源：SysPro

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06

AOI Electronic

面向AI和車用的嵌入式封裝

來自 AOI ELECTRONICS CO.,LTD. 的Yoshiaki Aizawa先生，介紹了一種面向 AI 與汽車場景的芯片嵌入式面板級功率封裝技術——Chip Embedded Panel Level Power Package。

圖片來源：AOI ELECTRONIC

該方案基于Chip-first（芯片優先）的面板級扇出（FOLP）技術，核心是：將功率芯片（SiC/GaN/IGBT）與被動元件（電感 / 電容）嵌入 300mm 方形面板的無芯（Coreless）結構中，通過直接Cu 電鍍互連、厚 Cu 重布線（RDL）及全流程廠內（in-house）制造，解決傳統封裝的高寄生電感、散熱不足與尺寸過大問題（詳細工藝過程和關鍵工藝參數略）

圖片來源：AOI ELECTRONIC

AOI ELECTRONICS在電力電子封裝領域提出創新方案，主要應用于AI 數據中心高效供電系統（如穩壓器 VR）與汽車電動化功率模塊（如 SiC 逆變器）：

AI數據中心方面，開發薄型多芯片電壓調節器（VR）與內置電感的GaN HEMT穩壓器，采用面板級封裝縮短供電路徑...

圖片來源：AOI ELECTRONIC

汽車領域，推出SiC芯片直接Cu電鍍技術，替代傳統鍵合線，降低互連電阻至0.0011Ω，導通損耗減少30%。功率循環測試中，100μm與200μm Cu電鍍樣品均通過13000次循環，芯片溫度與導通電壓無變化，滿足汽車級可靠性標準。

圖片來源：SysPro

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06

Kyushu Institue Of Technology

面向下一代電力電子系統Power Chiplet技術

來自日本九州工業大學的Ichiro Omura 教授，基于團隊研究，提出了面向未來電力電子的 “PowerChiplet” 技術概念。

PowerChiplet技術源于HPC領域Chiplet理念，通過“小芯片+PCB嵌入式”集成解決電力電子傳統方案痛點，目標2035年實現1kW/cm3超高功率密度。其核心動機：源于大尺寸功率芯片（如Si-IGBT）的缺陷密度高、熱阻大、體積大等問題——例如6mm×6mm單芯片熱阻是9顆2mm×2mm小芯片的2倍，且小芯片良率（95%）顯著優于大芯片（80%），晶圓利用率提升2.5倍。將高性能計算（HPC）領域的 Chiplet（芯粒）理念引入電力電子領域。

圖片來源：Kyushu Institute of Technology

該技術以PCB 嵌入式技術為核心，將小功率芯片(SiC/GaN/Ga?O?)、驅動芯片、被動元件集成，形成子系統級模塊，構建超高效能密度平臺，解決傳統功率模塊在成本、尺寸、散熱與集成度上的瓶頸。主要應用于AI 服務器電源、電動車輛（EV）動力總成、車載充電器（OBC）等對功率密度與小型化要求極高的場景。

圖片來源：Kyushu Institute of Technology

PowerChiplet通過“芯片級降本、電路級低寄生、系統級小型化”三重突破，通過“從單芯片到系統級集成”的分級演進，PowerChiplet 將推動電力電子從 “分立器件” 向 “集成系統” 轉型，成為AI與電動化時代電力系統等超高功率密度場景的核心技術方案

圖片來源：SysPro

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07

不同方案的性能對比與討論

(知識星球發布)

我們一張圖總結下上述5種Embeded方案的關鍵特征和、性能參數、應用場景：...

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08 總結

最后，我們總結下：

整體來看，這五種方案都充分利用了芯片內嵌帶來的低寄生優勢，通過消除鍵合線、縮短功率回路和集成散熱通道，實現了功率密度和效率的雙重提升。

但是，不同方案在材料和結構上各有側重：...

圖片來源：SysPro

可以感知到，隨著電力電子向更高效、緊湊和智能方向發展，芯片內嵌式PCB封裝技術必將發揮越來越重要的作用，為AI、汽車、電力系統等領域帶來新的突破。

感謝上述機構專家、學者的分享。感謝你的閱讀，希望有所幫助！

圖片來源：SysPro，PCIM現場拍攝

以上《PCIM Aisa 2025技術觀察》系列（本文為概述），更多現場記錄、技術方案資料與介紹、完整版深度解讀會在「SysPro 電力電子技術EE」知識星球中<嵌入式PCB與先進封裝專欄>發布，歡迎進一步查閱、學習，希望有所幫助！