隨著新能源汽車800V高壓平臺、光伏儲能、AI算力電源及工業電驅等應用加速發展，碳化硅（SiC）功率器件正向更高電壓、更高頻率和更高功率密度演進。與此同時，行業競爭的焦點也開始從單純提升芯片性能，逐漸轉向如何通過先進封裝進一步釋放SiC芯片潛力。
對于SiC功率器件而言，芯片本身具備高擊穿場強、低導通損耗、高開關速度和高耐溫等優勢，但隨著芯片不斷減薄、工作電流持續提升，封裝互連正在成為影響器件性能和可靠性的關鍵環節。尤其在高溫、高電流和長期溫度循環環境下，傳統鋁互連體系面臨的可靠性挑戰日益突出。
長期以來，鋁線鍵合和鋁基頂部金屬化是功率半導體封裝的主流方案。但鋁與SiC之間存在較大的熱膨脹系數（CTE）差異：SiC約為4.0～4.5 ppm/℃，鋁約為22～24 ppm/℃。在器件反復經歷溫度升降時，兩種材料產生不同程度的熱脹冷縮，長期累積后容易造成鍵合根部疲勞、金屬層開裂以及界面退化。
隨著SiC芯片向更薄、更高電流密度方向發展，這一問題進一步凸顯。芯片越薄，對封裝應力和互連結構的敏感性越高，傳統鋁互連逐漸成為限制器件功率密度和長期可靠性的因素之一。
相比之下，銅的CTE約為16～17 ppm/℃，雖然仍高于SiC，但與鋁相比已經明顯縮小。同時，銅擁有更高的導電率和導熱率，可降低互連電阻、改善電流擴散，并加快芯片熱量向散熱結構傳遞。此外，銅互連還有助于降低寄生參數，更適合SiC高頻、高速開關的工作特性。
因此，銅互連并非簡單的“以銅代鋁”，而是涉及芯片頂部金屬化、電流傳輸、熱管理以及模塊封裝架構的系統升級。
在這一趨勢下，派恩杰半導體圍繞碳化硅先進封裝推出基于八英寸晶圓的頂部厚銅技術路線，并重點布局頂部散熱、銅互連以及BGBM（背面減薄與背面金屬化）三大技術能力。
其中，頂部厚銅是實現銅互連的重要基礎。傳統SiC芯片頂部通常采用鋁金屬化，如果進一步采用銅鍵合，需要增加NiPdAu等過渡金屬化層以及相關燒結工藝，工藝流程較為復雜，同時也會引入更多異質材料界面。
頂部厚銅則是在晶圓后道工藝階段直接形成銅金屬化層，使芯片頂部能夠與銅線、銅柱或銅夾片等結構實現更直接的銅基互連。一方面可以減少中間金屬化環節，另一方面也能夠降低異質材料界面帶來的CTE失配和可靠性風險。
此外，厚銅層本身具備較好的導電和導熱能力，有利于改善芯片表面的電流分布和熱擴散，降低局部熱點，為更高電流密度和更高功率輸出創造條件。結合八英寸SiC晶圓平臺，還有望進一步提升晶圓面積利用率、工藝一致性和規模化制造效率。
銅互連的價值并不僅限于傳統功率模塊。隨著新能源汽車電驅、OBC、高頻DC-DC以及AI電源等系統對體積、效率和功率密度提出更高要求，嵌入式PCB等新型封裝架構也開始受到關注。
與傳統引線框架或DBC/AMB模塊相比，嵌入式PCB可以縮短芯片與外部電路之間的電流路徑，降低寄生電感，并進一步提高系統集成度。但在這種架構下，芯片需要通過銅柱、銅填充過孔或銅夾片等結構直接連接PCB銅電路，因此芯片頂部金屬化能否與銅互連體系良好匹配，將成為關鍵。
從這一角度看，頂部厚銅不僅是當前SiC先進封裝的一項工藝升級，也可能成為未來嵌入式封裝、雙面散熱以及高功率密度模塊的重要技術基礎。
目前，派恩杰正圍繞頂部散熱模塊、銅互連和BGBM構建完整的先進封裝技術體系。其中，頂部散熱負責強化芯片正面熱管理，銅互連改善電氣連接和電流傳輸，BGBM則進一步優化芯片背面的減薄、金屬化以及底部連接，三者共同形成從芯片正面、背面到模塊散熱的封裝技術閉環。
可以看到，隨著SiC產業從“芯片性能競爭”進一步走向“系統功率密度競爭”，先進封裝的重要性正在快速提升。銅互連憑借在導電、導熱、可靠性以及高頻性能方面的綜合優勢，有望成為下一階段SiC功率器件封裝升級的重要方向。而圍繞頂部厚銅、銅鍵合、雙面散熱及嵌入式封裝建立完整工藝能力，也將成為國產SiC企業進一步向高端功率模塊市場突破的重要抓手。
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