全球十大主流车规级功率封装全景解析：HPD, DCM, TPAK, ZPAK, eMPack, PM6, 埋嵌, 混碳, 分立

向欣电子 2026-03-07 1624

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以下完整内容发表在「SysPro电力电子技术」知识星球

- 关于全球十大车规级功率模块封装 · 全景解析，共19500字- 文字原创，素材来源：各器件厂商信息，第二次更新

- 「SysPro电力电子技术」知识星球节选，非授权不得转载

- 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：在新能源汽车和智能电动化的时代背景下，功率半导体作为"能源转换与能量驱动的心脏”，正在迎来前所未有的发展机遇。无论是驱动电机逆变器、车载充电机（OBC）、机器人模组、数据中心，都需要功率半导体模块来实现高效、可靠的能量传递。而在这些模块中，封装技术起着至关重要的作用。它不仅决定了器件的电性能和热性能，还直接关系到系统的可靠性、成本与寿命。

目前，车规级功率半导体模块封装正呈现出多元化的发展趋势。既有Infineon HybridPACK系列代表的HPD封装，也有Direct Cooled Module (DCM) 为代表的直冷方案，还有Tesla的TPAK、致瞻等中国厂商的ZPAK、以及博世的PM6、Danfoss eMPACK，都在不同的场景中展示了独特的技术路径。此外，新兴的芯片内嵌PCB封装、混合芯片封装，则代表了未来高集成度与轻量化方向。其背后的思考远超越技术本身，更关乎整车的平台化战略、供应链安全与终极成本控制。

图片来源：SysPro

为观全局，今天我们对车规级功率模块封装技术进行一次的全景式深度剖析。我们将以十大典型封装为经纬，逐一拆清它们的结构特征、拓扑组织方式、冷却与互连思路、优劣势与系统级最优战场，希望你看完能对车规功率封装的技术生态形成一张清晰的“全景地图”。

上篇

01 HPD封装：HybridPACK Drive系列

02 DCM封装：DCM1000系列

03 TPAK 单管模封路线：特斯拉案例 ★

04 ZPAK 半桥平台化模封：致瞻科技案例 ★

05 eMPack 三维重叠平台：赛米控丹佛斯路线 ★

下篇

06 PM6 平台化封装：博世路线 ★

07 芯片内嵌 PCB 封装：舍弗勒、采埃孚、麦格纳、保时捷 ★

08 SiC+Si混碳融合封装：英飞凌、汇川、小鹏、舍弗勒 ★

09 分立器件封装：TO-247 系列 ★

10 总结：车规功率封装的"热—电—可靠—平台化"演进规律

| SysPro备注：本文节选，完整内容在知识星球中发布 ★

HPD 平台化封装：HybridPACK Drive系列

——主驱通用平台

首先我们来看看HPD封装的整体结构，这也是最常见的一种封装结构。HPD，即Hybrid Power Drive，典型代表就是HybridPACK Drive系列，是 Infineon 专门为新能源汽车电驱系统设计的典型功率半导体封装方案。

图片来源：SysPro

1.1 结构特点

从外观上看，HybridPACK Drive 模块呈现矩形平面化设计，模块内部采用了铜基板（Cu baseplate）+ Si₃N₄陶瓷+ 芯片 + 键合互连 + 引线框架 + 外部封装的典型堆叠结构。这种分层结构保证了在有限的空间内实现高电流承载能力与良好的散热路径。

简单一句话概括HPD封装的目标，实现：功率密度与模块扩展性之间的平衡。HPD 模块的设计思路就是要在一块中等尺寸的功率模块上，既能够支持高功率（100~300 kW）驱动逆变器，又能保证模块化并联扩展的灵活性。

换句话说，HPD 封装不是单点突破，而是一种通用型电驱模块平台。

图片来源：Infineon

1.2 拓扑形式

了解了结构，我们再来看 HPD 模块的拓扑形式。

HPD 模块典型的内部拓扑是 三相逆变器结构，每相包含上下桥臂器件（IGBT 或 SiC MOSFET），并集成相应的续流二极管（SiC 模块则为体二极管）。这种拓扑几乎是电动汽车驱动逆变器的标准。

具体来说：

三相桥臂：共 6 个功率开关器件

直流母排：正极和负极母排通过模块引出端口直接连接

母排设计：采用叠层母排（laminated busbar），以降低寄生电感

电流路径：短而对称，保证电流分布均匀

传感集成：部分 HPD 模块内置电流传感或温度监测接口

我们可以用一个简化示意图来表示 HPD 内部的拓扑：

图片来源：Infineon

|SysPro备注，这里简述下拓扑为什么重要？

主要原因在于：拓扑直接决定了器件布局、电感大小、开关损耗以及系统效率。例如，HPD 采用叠层母排与模块化桥臂结构，大大降低了寄生电感，使得其在高速开关的SiC MOSFET应用中依然能够保持低电磁干扰。因此，拓扑不仅是“内部电路图”，更是封装能否支撑未来高频、高效、紧凑逆变器的关键。

1.3 冷却方式

接下来我们要讲的是散热，也就是 HPD 模块的冷却方式。

对于功率半导体模块来说，热是寿命的最大敌人。HPD 模块典型的冷却方式是底板冷却（baseplate cooling），也就是通过模块底部与冷却水道或冷却板直接接触，将热量带走。

它的关键点在于：

DBC 陶瓷材料选择：常见的是 Al₂O₃（低成本）和 Si₃N₄（高导热率，机械可靠性好）

焊料层优化：通过低空洞率焊接工艺减少热阻

铜底板厚度：典型值 2~3 mm，兼顾导热与机械强度

冷却水道设计：通常采用微通道水冷板，水流直接带走热量

下表给出不同 DBC 材料的对比：

图片来源：SysPro

这里我们需要重点关注的是：冷却方式决定了模块的持续工作电流能力。比如，同样是 IGBT 模块，如果采用 Si₃N₄ 基板+液冷水道，其电流容量可以比 Al₂O₃ 空冷方案提升 20%~30%。因此，HPD 模块的散热能力直接支撑了其在 300 kW 级电驱动中的应用。

1.4 其他技术特点

除了上面讲的结构、拓扑和散热，HPD 模块还有一些“隐性”的技术亮点。

低寄生电感设计：例如，母排层叠结构、内部引线短而对称、典型寄生电感低于 10 nH

先进键合技术：从传统铝丝键合转向+ 铜丝键合/钎焊 sintering，提升功率循环寿命，从 10⁵ 次提升到 10⁷ 次级别

芯片并联一致性：模块内部往往需要多颗 IGBT 或 SiC 芯片并联，HPD 封装通过精确的电流路径设计保证均流

可扩展性：同一封装外壳可以放置不同电压等级、不同芯片材料的元件，为客户提供设计灵活性

图片来源：Infineon

1.5 典型案例

最后我们来看几个典型案例，说明HPD 模块到底用在什么地方呢？

它主要应用于新能源汽车驱动逆变器。HPD 模块适合功率范围 100–300 kW，这正好覆盖主流电驱动的需求。如下几个典型应用案例：

大众 MEB 平台：

使用 Infineon HybridPACK Drive IGBT 模块

功率约 150–200 kW

冷却方式为水冷板直冷

支撑了 ID.4、ID.6 等车型

现代 IONIQ 5：

采用 Infineon HybridPACK Drive SiC 版本

电压 800 V，提升快充与高效率性能

在 WLTP 工况下效率提升约 3–5%

保时捷 Taycan：

双电机四驱系统，前后桥均采用模块化逆变器

选用 SiC HybridPACK Drive

在高功率工况下仍能保证散热与效率

图片来源：SysPro

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02 DCM封装：DCM1000

——冷却结构做进底板

在讲完了 HPD 封装之后，我们接下来看另一类代表性的模块——DCM（Direct Cooled Module）。顾名思义，DCM 的最大特点就是 直接冷却，典型代表就是Danfoss的DCM1000 系列。

2.1 结构特点

它的核心特点是 去基板化+直接冷却 。

它采用了直冷baseplate（内置流道）+热阻链路缩短/换热增强工艺手段：将功率芯片通过银烧结工艺直接连接在一个一体化加工的、内部嵌有精密微通道的铜质冷却底板上。芯片与冷却液之间仅隔着一层薄薄的烧结层和铜底板壁，创造了最短的可能散热路径。|SysPro备注，Danfoss为此起了个比较牛的名字 ——ShowerPower 3D cooling。

图片来源：Danfoss

我们通过一张表来说明HPD和DCM结构分层对比：

图片来源：SysPro

这里面我们需要关注的重点是：少了一层铜底板，热流路径缩短，所以散热效率大幅提升。此外，DCM 封装通常体积更薄、更紧凑，能适应空间受限的电驱动总成。

2.2 拓扑形式

DCM 平台面向电驱逆变器应用，是一个“可定制功率模块平台”的定位；其技术平台可覆盖不同半导体组合（Si、Si+SiC、全SiC等），并非只限定单一拓扑。核心采用对称半桥架构，集成高性能 SiC MOSFET 与 SiC 肖特基二极管，充分释放宽禁带半导体的技术优势。

图片来源：HITACHI

通过优化内部布线与封装布局，大幅降低杂散电感，为高频、高效开关创造条件。SiC 器件的共源共栅集成设计，实现了功率回路与驱动回路的解耦，提升信号完整性。

2.3 冷却方式

其实，DCM 的名字已经暗示了它的核心优势——直接冷却，这也是DCM的名片：ShowerPower 3D cooling

传统方式：功率模块的热量要先经过铜底板再传导到冷却板，等效热阻约为 0.1~0.2 K/W。

DCM 方式：芯片热量几乎直接传导至冷却板，等效热阻可降低至 0.05 K/W 以下。

图片来源：SysPro

那么，冷却效率提升意味着什么呢？意味着在同样的水冷条件下，DCM 模块能承受更大的电流、更高的功率。

图片来源：Danfoss

2.4 其他技术特点

除了上面讲的结构、拓扑和散热，DCM 模块还有一些其他技术亮点：

模块厚度薄：DCM 模块厚度可控制在 5 mm 左右，比传统模块薄 30% 以上

寄生电感极低：封装高度降低，电流路径更短，典型寄生电感 < 5 nH

更适合 SiC 器件：高频高速开关下，低电感与高散热能力正好发挥 SiC 特性

工艺挑战：去掉铜底板后，机械应力管理更困难，需要高可靠性的 DBC 基板

2.5 应用场景与典型案例

DCM 模块适合用于以下几大场景：

高性能电动车驱动逆变器（800 V 平台）

赛车与超级跑车电驱动

商用车大功率电驱动（对散热要求极高）

图片来源：Danfoss

与此对应的典型案例有：

Danfoss DCM1000：直接冷却模块，额定电流 1000 A，电压 1200 V，采用 SiC MOSFET，主要用于巴士与卡车驱动逆变器。

Hitachi Automotive：为日本电动巴士项目开发直冷模块，散热能力提高约 20%。

图片来源：HITACHI

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03 TPAK 单管模封路线：特斯拉案例

——积木化开关单元

TPAK 的底层逻辑，是把主驱逆变器的功率开关从"一个大模块"拆成"很多个强一致的小开关积木"，用数量换布局自由度，用结构扁平化换低寄生与可制造。

其实TPAK 并不是传统意义上由国际大厂标准化定义的量产型封装，而是特斯拉在电动车逆变器和驱动模块中独立推进的功率半导体模块封装方案，这也是我们大多数人了解Tpak的初始。它的最大特点就是：高度集成化、扁平化、针对车规应用场景的定制优化。

图片来源：TESLA

3.1 结构特点

下面我们先聊聊结构。

TPAK 这条路线的典型结构关键词就三个：模封 + 铜引线框架 + 绝缘基板（DBC）。你可以把它理解成：...（知识星球发布）

这个是什么意思呢？它其实是为了解决两个非常现实的问题：...（知识星球发布）

同时，这条路线还会把芯片连接做成更"抗循环"的形式：比如用银基连接把芯片固定在基板上，目的是在热循环与功率循环里保持界面更稳定。|SysPro备注，相关文章：电动汽车驱动系统IGBT可靠性与寿命估算指南

3.2 拓扑形式

|SysPro备注：这里先说明个基本概念，在功率模块里，拓扑不是电路图，拓扑是"几何结构"——你怎么摆、怎么走线、怎么出端子，会直接决定你能把寄生压到什么程度。

TPAK 封装模块通常为单开关或半桥（2-in-1）拓扑，作为一个独立的、高性能的开关单元使用：

单个模块承担一个开关单元（你可以理解为"单管积木"或"半桥积木"中的一半）

逆变器的一个"开关位置"，往往是多个模块并联去承载电流

最终用很多个积木（六个半桥）拼成完整的三相逆变器

图片来源：网络

这个拼装思路的意义在于：...（知识星球发布）

3.3 冷却方式 (知识星球发布)…

3.4 其他技术特点 (知识星球发布)...

3.5 应用场景与典型案例 (知识星球发布)...

|SysPro备注，更多阅读：

第一性原理在Tesla逆变器中是如何应用的？20年路、4代产品、2种封装、1种方案

图片来源：SystemPlus

04 ZPAK 半桥平台化封装：致瞻科技案例

——半桥积木+砖级集成

(知识星球发布)

ZPAK 是近年来由国内功率模块厂商和主机厂共同探索的一种新型封装，之前我们再在致瞻科技的案例解读中提到过：|SysPro备注，更多阅读：大道至简、回归本源，如何以第一性原理洞见电驱功率模块的未来？| ZPAK背后的底层思考

其实，其底层逻辑也很简单，可以简单理解成再TPAK上的衍生：

保留积木化扩展性，但把积木从单管升级成半桥，并把系统级集成（母线电容、冷却、驱动、传感）一起纳入封装边界，从而把体积和装配复杂度一起压下去。

图片来源：致瞻科技

4.1 结构特点(知识星球发布)...

4.2 拓扑形式(知识星球发布)...

图片来源：致瞻科技

4.3 冷却方式(知识星球发布)...

4.4 其他技术特点(知识星球发布)...

4.5 应用场景(知识星球发布)...

图片来源：致瞻科技

下篇

05

05 eMPack 三维重叠平台：赛米控丹佛斯路线

——叠层端子+低高度连接

(知识星球发布)

开始前，我们先聊聊eMPack 的底层逻辑。

Danfoss做这款模块的初衷：把电流去程与回程尽可能重叠，把磁场抵消效果拉满；再把模块到母线电容的连接从"螺丝"改成"焊接"，把杂散电感、接触电阻、装配高度一起压下去，服务 800V 主驱里高速开关 + 大电流 + 高可靠 + 易装配的组合目标。

5.1 结构特点(知识星球发布)...

图片来源：Semikron Danfoss

5.2 拓扑形式(知识星球发布)...

|SysPro备注，关于eMPack三电平应用，这点我们再之前的文章中有系统性做过解读，详细的关于EMPACK的内部结构的映射关系会在专题中说明，这里不再展开，关于多电平方案大家可以看这个解读：

多电平逆变器的全景解析：2L/3L概念与原理、硬件架构、控制算法、电容设计、系统应用与价值

图片来源：Dana

5.3 冷却方式(知识星球发布)...

5.4 其他技术特点(知识星球发布)...

5.5 应用场景与典型案例(知识星球发布)...

图片来源：Semikron Danfoss

|SysPro备注，这里我们先做简述，后续会做个专题展开讲讲里面的细节

06 PM6平台化封装：博世案例

——对称低寄生+可拓展化平台

(知识星球发布)

博世的PM6功率模块，堪称业内经典，也是诸多新型半导体厂商研发时的核心对标产品。例如25年底，富士电机与博世也达成合作，联合开发具备封装兼容性的SiC功率半导体模块。我们曾系统化的解构过PM6的设计与思路，这里再做个简要概述：博世PM6功率模块平台化方案全景解析：拓扑结构、三维布局、烧结/互联、AMB+DBC，这里再做个简要概述。

6.1 结构特点 (知识星球发布)...

6.2 拓扑形式 (知识星球发布)...

6.3 冷却方式 (知识星球发布)...

6.4 其他技术特点 (知识星球发布)...

6.5 应用场景 (知识星球发布)...

图片来源：SysPro上海车展拍摄

|SysPro备注，关于类似PM6封装结构的还有理想汽车自研的功率模块，我们从其结构、拓扑、冷却、技术特点、应用场景到典型案例进行深入解读，感兴趣的朋友可以先行查阅星球中相关技术资料，获取（关键字：理想自研）：理想汽车LPM高压SiC功率模块技术深度解析

图片来源：理想汽车图片来源：理想汽车

07 芯片内嵌PCB封装：舍弗勒、采埃孚、麦格纳、保时捷

——功率芯片做到板中的低电感、高集成

(知识星球发布)

关于芯片内嵌PCB封装技术与方案，我在知识星球中也系统性的解析过这一技术方案，也构建了详细的专栏内容。顾名思义，通过把功率芯片埋进板里、走面板级工艺，缩短电流环路、打通热路径、降低寄生与热阻，服务xEV 牵引逆变器、AI / 高功率密度电源、机器人伺服等场景：面向xEV驱动+AI数据中心的功率封装前瞻：芯片嵌入封装与互联技术的全景解析

7.1 拓扑形式 (知识星球发布)...

7.2 冷却方式 (知识星球发布)...

图片来源：Schaeffler

7.3 其他技术特点 (知识星球发布)...

7.4 应用场景 (知识星球发布)...

图片来源：SysPro 2025上海车展拍摄

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08

SiC+Si混碳融合封装：英飞凌、汇川、小鹏、舍弗勒

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(知识星球发布)

混合芯片封装，顾名思义，就是把不同材料、不同类型的芯片（Si、SiC、GaN等）集成在同一个封装中。混合芯片封装的结构设计围绕"电气性能匹配、热应力均衡、集成度提升" 三大目标展开，典型结构由基板、芯片阵列、互连系统、封装外壳四部分组成：...

图片来源：YOLE

8.1 设计理念 (知识星球发布)...

8.2 拓扑结构 (知识星球发布)...

|SysPro备注，更多阅读：

SiC+Si混碳融合逆变器 · 从概念到系统方案落地的全景解析

图片来源：Inovance

8.3 其他技术特点 (知识星球发布)...

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8.4 应用场景与典型哪里 (知识星球发布)...

|SysPro备注，更多阅读：

SiC+Si，全球8大混碳技术方案揭秘

SiC+Si混碳融合逆变器 · 从概念到系统方案落地的全景解析

SiC+Si混合 , 如何用单颗主控芯片实现双通道控制? | 意法半导体 · 栅极驱动方案解析

分立器件封装：TO-247 系列

——标准件+系统能力换性能

(知识星球发布)

我们首先来看分立器件封装。分立器件是最经典、最成熟的封装形式，如TO-247、TO-247-4L（带开尔文发射极引脚）、TOLL、D2PAK等。芯片被封装在一个独立的塑料体中，引脚伸出，结构非常简单，久经市场考验。那么，这类封装到底长什么样子？它为什么能长期存在并且不断迭代呢？

9.1 结构特点 (知识星球发布)...

9.2 拓扑形式 (知识星球发布)...

图片来源：SysPro

9.3 其他技术特点 (知识星球发布)...

9.4 应用场景 (知识星球发布)...

图片来源：SysPro

10 总结

——车规功率封装的"热—电—可靠—平台化"演进规律

(知识星球发布)

以上是关于车规级功率半导体十大模块封装技术方案的深度解析，我们简单总结下...

图片来源：SysPro

上面集中封装，我们可以看到几条非常清晰的分化逻辑：

HPD...

DCM...

TPAK → ZPAK → eMPack...

PM6...

芯片内嵌 PCB...

混碳融合...

TO-247 分立器件...

图片来源：SysPro（非绝对，仅供参考）

...

这篇文章在1.0的基础上做了纠错、补充和结构优化。

感谢你的阅读，希望有所帮助！

注：以上节选，完整版「SysPro电力电子技术」知识星球发布

以上是关于全球十大 · 车规级功率模块封装 · 全景解析 V2.0的节选（原文19300字）。10大封装技术的完整版内容、相关产品技术方案资料、技术报告、深度解读会在知识星球中发布，欢迎进一步查阅、学习，希望有所帮助！

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