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10月31日，聯(lián)合電子在官微透露，為將嵌入式PCB封裝技術(shù)從理論轉(zhuǎn)化為可量產(chǎn)的核心產(chǎn)品，并進(jìn)一步釋放SiC功率半導(dǎo)體性能，他們推出基于嵌入式功率PCB技術(shù)的逆變磚產(chǎn)品，有望進(jìn)一步降低寄生雜感。
聯(lián)合電子表示，SiC器件已經(jīng)在車用逆變器中廣泛應(yīng)用，但高開關(guān)速度對功率回路寄生雜感要求嚴(yán)苛。目前傳統(tǒng)功率模塊已觸及封裝瓶頸——進(jìn)一步降雜感會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本激增等問題，需要創(chuàng)新技術(shù)，降低寄生雜感，釋放寬禁帶半導(dǎo)體性能。
針對這一難題，聯(lián)合電子的嵌入式逆變磚技術(shù)實(shí)現(xiàn)了兩大突破。首先是效率方面，由于系統(tǒng)寄生雜感顯著降低，SiC的開關(guān)速度可以調(diào)得更加激進(jìn)，有利于大幅度降低功率模塊的開關(guān)損耗，將SiC的效率發(fā)揮到極致，CLTC工況效率約為99.5%。
在峰值電流工況下，嵌入式逆變磚對比未優(yōu)化雜感的功率模塊，開關(guān)損耗降低超過一半，對比極致優(yōu)化雜感設(shè)計的功率模塊，開關(guān)損耗仍降低30%，約占總損耗的13%。而由于低寄生雜感，SiC開關(guān)產(chǎn)生的電壓尖峰小，相同耐壓的功率芯片，可支持更高的母線工作電壓。
其次是在功率密度方面，得益于多項(xiàng)新技術(shù)的應(yīng)用以及超高集成度的產(chǎn)品解決方案，聯(lián)合電子開發(fā)的嵌入式逆變磚功率覆蓋100kw~350kw，峰值功率密度最高達(dá)到200kW/L，與當(dāng)前市面上最高功率密度的逆變器比提升了66%。
具體來看，聯(lián)合電子主要是通過四項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新，才實(shí)現(xiàn)更高功率及更高功率密度：
低雜感設(shè)計：聯(lián)合電子在PCB內(nèi)部通過多層精密疊層實(shí)現(xiàn)主功率回路正負(fù)極最大化重疊，功率端子則采用厚銅嵌埋并直連母線電容銅排，配合母線電容內(nèi)部銅排全疊層設(shè)計，構(gòu)建了最短導(dǎo)流路徑，功率模塊寄生雜感低至1nH。
散熱設(shè)計：聯(lián)合電子采用非對稱嵌埋技術(shù)配合外絕緣連接和已量產(chǎn)驗(yàn)證的高導(dǎo)絕緣壓接技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了嵌入式PCB與水冷板高效熱傳導(dǎo)，實(shí)測熱阻可追平最短散熱路徑的傳統(tǒng)功率模塊封裝。
集成度設(shè)計：聯(lián)合電子采用嵌入式功率PCB與驅(qū)動電路集成技術(shù)，在嵌入功率PCB上集成了驅(qū)動電路、保護(hù)電路、信號采集和輔助電源等，使功率模塊與驅(qū)動電路的高度降低70%，實(shí)現(xiàn)更高功率密度。
可靠性設(shè)計：該嵌入式功率模塊水道連接采用高導(dǎo)絕緣壓接技術(shù)，該技術(shù)已經(jīng)在聯(lián)合電子的上一代功率模塊中量產(chǎn)；與此同時，聯(lián)合電子還與業(yè)內(nèi)PCB供應(yīng)商深度合作，進(jìn)一步提升PCB抗溫變分層能力、高電壓應(yīng)力的能力。
值得關(guān)注的是，今年以來眾多車企、Tier1廠商都在推進(jìn)嵌入式SiC功率模塊的布局，其中廣汽昊鉑HL增程版搭載星源增程平臺技術(shù)，采用碳化硅電控系統(tǒng)及嵌入式功率模塊等技術(shù)，電控最高效率達(dá)99.9%，系統(tǒng)CLTC工況效率高達(dá)93%。
而據(jù)《2025年碳化硅器件與模塊產(chǎn)業(yè)調(diào)研白皮書》調(diào)研發(fā)現(xiàn)，SiC芯片的PCB嵌入式技術(shù)在今年持續(xù)升溫，英飛凌、芯聯(lián)集成、士蘭微、基本半導(dǎo)體、昕感科技、斯達(dá)半導(dǎo)體、上海誠幟、翼同半導(dǎo)體等近20家功率模塊廠商都在加速嵌入式SiC模塊的研發(fā)應(yīng)用進(jìn)程。
部分廠商預(yù)測，嵌入式SiC模塊將從2027年開始在新能源汽車800V平臺、儲能、AI電源等高端市場優(yōu)先突破批產(chǎn)應(yīng)用，并逐步取代部分傳統(tǒng)模塊的市場份額。
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本文發(fā)自【行家說三代半】，專注第三代半導(dǎo)體（碳化硅和氮化鎵）行業(yè)觀察。
