2025PCIM前瞻技术观察：5大嵌埋技术流派纵览

 

以下内容发表在「SysPro电力电子技术」知识星球

- 《PCIM2025观察：芯片内嵌式PCB功率封装技术》系列-  文字原创，素材来源：PCIM现场记录、网络-  本篇为节选，完整内容会在知识星球发布，欢迎学习、交流

---

导语：25年9月，有幸参加了上海浦东举办的PCIM Asia Shanghai 国际研讨会，作为全球电力电子领域最具影响力的产业研讨盛会之一，本届大会以"创新驱动未来能源变革"为核心主题，汇聚了英飞凌、日立能源、Fuji、中国科学院、浙江大学、华为数字能源等全球顶尖企业与科研机构，围绕宽禁带半导体（SiC/GaN）、先进封装与可靠性技术（嵌埋/混碳等）、智能电网电力电子、电机驱动控制等前沿方向展开深度技术研讨与产业对话。
 

其中，先进封装与可靠性技术是大家比较关心的议题，确实也不负期待，来自全球顶尖的专家学者分享了芯片内嵌式 PCB（Embedded PCB / Panel-Level）功率封装这条技术路线。一句话概括这条路线就是：把功率芯片直接“埋”进板子里，走面板级工艺，把回路做短、把热路打通、把寄生压下去。

图片来源：SysPro

三天时间，一共有5家企业谈到了这一技术，5家侧重点各不相同但彼此呼应：

• ACCESS Semiconductor 讲“Power-On-Substrate”的面板级腔体与多层互连
• Infineon 拿出 S-Cell 的半桥热/电系统模型与数据
• Fraunhofer IZM 把有机与嵌入式陶瓷两条绝缘路线摆在一张桌子上对比
• AOI 面向AI和车用场景，采用大面积面板级集成并通过高磁导材料抑制寄生电感
• Kyushu Institue 则用 PowerChiplet 讲清楚“用更多更小的芯片把功率做上去”的系统打法

下面，我们聚焦芯片内嵌式 PCB（Embedded PCB / Panel-Level）功率封装这一技术路线，依次聊聊发生在PCIM Asia国际研讨会上的故事。

图片来源：SysPro

---

目录

01 嵌入式PCB封装技术背景
 

02 ACCESS Semiconductor Power-On-Substrate高级封装方案
 

03 Infineon基于S-Cell的嵌入式PCB方案
 

04 Fraunhofer IZM嵌入式SiC MOSFET设计
 

05 AOI Electronic面向AI和车用的嵌入式封装
 

06 Kyushu Institute Of Technology面向下一代电力电子系统Power Chiplet技术
 

07 不同方案的性能对比与讨论
 

08 结论

|SysPro备注：本文为引导文，完整解读在知识星球中发布

---

01

 嵌入式PCB封装技术背景

关于芯片嵌埋式PCB封装技术（Chip Embedded PCB Packaging）我们曾多次做过介绍，感兴趣的朋友可以参考后面的文章。

这里，我们再简述下这一技术路线基本逻辑和关键内容：芯片内嵌式PCB是指在PCB或更大尺寸的面板基板上预留腔体，将功率芯片嵌入后填充树脂并进行多层叠层工艺，从而形成3D集成的封装结构。

这种流程使芯片背面直接贴合铜箔/散热层，省略传统的线键合或厚膜走线环路。实质上，它将电流路径极大地短化，摆脱了老式模块中导线键合带来的长回路束缚。

图片来源：Fraunhofer

这一技术路线主要有什么优势呢？ 关于这一点，我们在功率芯片PCB嵌埋式封装"从概念到量产"，如何构建？系统性介绍过。

功率芯片的嵌埋式PCB 封装之所以受推崇，核心原因是TA给宽禁带器件提供了一个"完美的家"——靠高密度互连解决电性能痛，靠集成化提升功率密度，靠成熟工艺压低成本。

图片来源：西安交大

这些优势，在本次PCIM Asia Shanghai 国际研讨会上也多次得到确认。

从系统角度看，嵌入式PCB封装不仅是器件层面的改进，更是一种系统级的优化方案。它使功率模块体积更小、电路更简洁，能满足AI服务器和电动车等应用对高功率密度、高效率和紧凑化的要求。正如Fraunhofer所述，现代汽车中除了牵引逆变器外，还有众多低压充电/车载电源子系统，它们都要求高转换效率和高可靠性；嵌入式封装能够通过降低寄生和热阻，在系统层面上提高整机性能和可靠性。综上，这些方案体现了从系统需求出发，协同设计芯片、封装与系统的工程思路。

了解了芯片嵌埋式PCB封装技术，下面我们聚焦于这一技术路线，依次聊聊发生在PCIM Asia Shanghai国际研讨会上的故事。

【历史文章】

功率芯片PCB嵌埋式封装"从概念到量产"，如何构建？

功率GaN芯片PCB嵌埋封装技术全维解析的"三部曲"

嵌入式PCB半导体技术全解析| 设计理念、基本构型、半导体材料与技术、工艺制程、应用实例及未来展望

芯片内嵌式PCB封装技术方案解析"七部曲" | 第二曲：市场主流玩家与技术方案解读

英飞凌1200V芯片嵌入PCB解决方案 + Schweizer的技术核心（附报告）

图片来源：Fraunhofer

---

02

ACCESS Semiconductor

Power-On-Substrate高级封装方案

来自ACCESS Semiconductor的的Frye Fung先生，介绍了一种基于面板级基板的嵌入式封装架构——Power-On-Substrate。该方案核心是将裸芯片直接嵌入约 400×500mm 的大尺寸面板腔体内，通过贯通孔与多层金属实现三维互连；相较于传统 PCB 表面平行贴装，可大幅提升功率密度与效率，以短路径替代长回路。主要应用于 AI 服务器、对高功率密度电源模块需求的用户。

在核心工艺上，方案采用两段式流程：

1. 先是腔体流程，在面板中央开腔并设通孔，器件面朝下临时固定于腔底

2. 再进入半导体叠层流程，自上方灌注 ABF 介质完成 “埋入”，后续通过图形化与电镀建立多层互连（当前已实现 4-8 层），互连 / 金属层厚度可按功率需求做到 15-45μm。

图片来源：ACCESS Semiconductor

ACCESS自2014年起开展面板级嵌入封装研究，最初聚焦于单芯片单层PCB的制备。经过3年开发，其一代嵌入式模块进入量产；随后其工艺不断迭代，逐步扩展到3~6层乃至7层以上的多芯片、多无源元件共同嵌入封装。ACCESS表示，目前已有七层以上的高集成度封装产品投入量产，其设计尺寸范围涵盖从小型（2.0×2.5 mm）到较大（11×11 mm）的芯片，并支持多芯片并行封装，显著提升了功率模块的功能密度。

图片来源：ACCESS Semiconductor

ACCESS将其嵌入式封装概括为四个关键特性：低寄生、高效率、高可靠、成本效益。实验证据支持了这些特性：热测试显示，在相同功率条件下，嵌入式封装的器件结温比传统表面安装封装降低了约17°C；其他热仿真则表明该方案整体热阻可降低近20%。此外，由于内阻和电感的大幅降低，该方案具备更优的高频开关性能和更高的功率转换效率。这些特点表明Power-On-Substrate方案在提高功率密度和降低成本方面具有显著优势。

图片来源：SysPro

|SysPro备注：本文为引导文，完整解读在知识星球中发布

---

03 Infineon

基于S-Cell的嵌入式PCB方案

来自英飞凌的Zhang Hao先生，介绍了基于S-Cell的嵌入式PCB方案。

S-Cell方案，旨在将SiC功率晶片和相关无源元件集成在同一多层PCB内，形成高密度的模块化封装。通过在PCB内部嵌入裸芯片，可实现宽带隙器件的紧凑集成和快速功率路径，从而提高模块的性能。

图片来源：Infineon

根据英飞凌提供的分析结果，S-Cell嵌入式方案在热阻上具有明显优势。在短时功率测试中该方案的热阻比传统分立功率模块低约25%，而传统模块的热耦合可达37%~40%。电性能方面，嵌入式 PCB 因元件集成于 PCB，回路寄生电感远低于传统模块，以 Vds 峰值、dv/dt 为边界选合适栅极电阻后，S-cell 开关损耗比传统模块低超 60%。

图片来源：Infineon

此外，系统级方面，S-Cell的系统级优化效果体现在输出效率的提升上。英飞凌报告显示，得益于寄生参数的降低和优化设计，S-cell 方案最大输出功率比传统模块提升 10%-20%，轻载效率提升 0.1%-0.2%。在实际仿真中，嵌入式方案也体现了更低的电压尖峰和谐振（现场报告未找到明示数据），表明其高频开关行为更优。整体来看，与传统封装相比，S-Cell嵌入式PCB在热性能和功率密度上均具有显著提升优势。

图片来源：SysPro

|SysPro备注：本文为引导文，完整解读在知识星球中发布

04 Fraunhofer IZM

嵌入式SiC MOSFET设计

来自 Fraunhofer IZM 的 Lars Bottcher 先生，介绍了一种面向功率电子的新型集成概念 —— 功率器件嵌入式封装技术，核心是将 SiC MOSFET 等宽禁带（WBG）半导体器件嵌入封装结构，通过平面化互连与优化绝缘设计，解决传统封装寄生电感高、散热不足的问题，以适配 WBG 器件的快速开关特性，主要应用于汽车牵引逆变器、车载充电器（OBC）及高压电力转换场景。

图片来源：Fraunhofer

有机绝缘方案

结构：器件装配于厚铜基底，通过预浸料（树脂填充陶瓷颗粒）实现嵌入与绝缘，适配传统 PCB 工艺，无需引入新型材料；

局限性：热导率较低（通常≤8-10W/mK），且高压场景下的电气击穿电压需重点验证，对可靠性要求更高。

嵌入式陶瓷绝缘方案

结构：将陶瓷基板（如 Si₃N₄ AMB 基板，热导率达 90W/mK）嵌入有机 PCB 结构，器件装配于陶瓷基板表面后再进行整体嵌入；

优势：热性能优异，以 5×5mm、100μm 厚 SiC 芯片为例，相同冷却条件（冷却水 65℃、结温 175℃）下，陶瓷绝缘方案可承载 114A 电流，远高于有机绝缘方案的 85A，且电气击穿电压稳定；

不足：陶瓷基板成本较高，加工难度更大。

通过热仿真对比，陶瓷绝缘方案可减少芯片用量或提升功率承载能力，在高压大功率场景（如牵引逆变器）中优势显著。

图片来源：Fraunhofer

Fraunhofer的实验进一步验证了嵌入式方案的优势。VDS开关电压波形对比显示...

图片来源：Fraunhofer

总体来看，Fraunhofer的研究强调了嵌入式封装在高频开关和热管理方面的潜力，同时也指出了材料选择和工艺控制的关键点。

图片来源：SysPro

|SysPro备注：本文为引导文，完整解读在知识星球中发布

---

06

AOI Electronic

面向AI和车用的嵌入式封装

来自 AOI ELECTRONICS CO.,LTD. 的 Yoshiaki Aizawa先生，介绍了一种面向 AI 与汽车场景的芯片嵌入式面板级功率封装技术——Chip Embedded Panel Level Power Package。

图片来源：AOI ELECTRONIC

该方案基于Chip-first（芯片优先）的面板级扇出（FOLP）技术，核心是：将功率芯片（SiC/GaN/IGBT）与被动元件（电感 / 电容）嵌入 300mm 方形面板的无芯（Coreless）结构中，通过直接 Cu 电镀互连、厚 Cu 重布线（RDL）及全流程厂内（in-house）制造，解决传统封装的高寄生电感、散热不足与尺寸过大问题（详细工艺过程和关键工艺参数略）

图片来源：AOI ELECTRONIC

AOI ELECTRONICS在电力电子封装领域提出创新方案，主要应用于 AI 数据中心高效供电系统（如稳压器 VR）与汽车电动化功率模块（如 SiC 逆变器）：
 

AI数据中心方面，开发薄型多芯片电压调节器（VR）与内置电感的GaN HEMT稳压器，采用面板级封装缩短供电路径...

图片来源：AOI ELECTRONIC

汽车领域，推出SiC芯片直接Cu电镀技术，替代传统键合线，降低互连电阻至0.0011Ω，导通损耗减少30%。功率循环测试中，100μm与200μm Cu电镀样品均通过13000次循环，芯片温度与导通电压无变化，满足汽车级可靠性标准。

图片来源：SysPro

|SysPro备注：本文为引导文，完整解读在知识星球中发布

---

06

Kyushu Institue Of Technology

面向下一代电力电子系统Power Chiplet技术

来自日本九州工业大学的Ichiro Omura 教授，基于团队研究，提出了面向未来电力电子的 “PowerChiplet” 技术概念。
 

PowerChiplet技术源于HPC领域Chiplet理念，通过“小芯片+PCB嵌入式”集成解决电力电子传统方案痛点，目标2035年实现1kW/cm³超高功率密度。其核心动机：源于大尺寸功率芯片（如Si-IGBT）的缺陷密度高、热阻大、体积大等问题——例如6mm×6mm单芯片热阻是9颗2mm×2mm小芯片的2倍，且小芯片良率（95%）显著优于大芯片（80%），晶圆利用率提升2.5倍。 将高性能计算（HPC）领域的 Chiplet（芯粒）理念引入电力电子领域。

图片来源：Kyushu Institute of Technology

该技术以PCB 嵌入式技术为核心，将小功率芯片(SiC/GaN/Ga₂O₃)、驱动芯片、被动元件集成，形成子系统级模块，构建超高效能密度平台，解决传统功率模块在成本、尺寸、散热与集成度上的瓶颈。主要应用于 AI 服务器电源、电动车辆（EV）动力总成、车载充电器（OBC）等对功率密度与小型化要求极高的场景。
 

图片来源：Kyushu Institute of Technology

PowerChiplet通过“芯片级降本、电路级低寄生、系统级小型化”三重突破，通过 “从单芯片到系统级集成” 的分级演进，PowerChiplet 将推动电力电子从 “分立器件” 向 “集成系统” 转型，成为AI与电动化时代电力系统等超高功率密度场景的核心技术方案

图片来源：SysPro

|SysPro备注：本文为引导文，完整解读在知识星球中发布

---

07

不同方案的性能对比与讨论

(知识星球发布)

我们一张图总结下上述5种Embeded方案的关键特征和、性能参数、应用场景：...

|SysPro备注：本文为引导文，完整解读在知识星球中发布

---

08 总结

最后，我们总结下：

整体来看，这五种方案都充分利用了芯片内嵌带来的低寄生优势，通过消除键合线、缩短功率回路和集成散热通道，实现了功率密度和效率的双重提升。

但是，不同方案在材料和结构上各有侧重：...

图片来源：SysPro

可以感知到，随着电力电子向更高效、紧凑和智能方向发展，芯片内嵌式PCB封装技术必将发挥越来越重要的作用，为AI、汽车、电力系统等领域带来新的突破。

感谢上述机构专家、学者的分享。感谢你的阅读，希望有所帮助！

图片来源：SysPro，PCIM现场拍摄

---

以上《PCIM Aisa 2025技术观察》系列（本文为概述），更多现场记录、技术方案资料与介绍、完整版深度解读会在「SysPro 电力电子技术EE」知识星球中<嵌入式PCB与先进封装专栏>发布，欢迎进一步查阅、学习，希望有所帮助！