近日，国内功率器件厂商森国科宣布，其采用 PCB 嵌入式 3D 封装技术的 KC027Z07E1M2（SiC S-Cell）功率器件已经进入量产并开始出货。借助这一新封装工艺，器件在电气性能与散热表现上都做出了明显提升。
过去两年，围绕 PCB 嵌入式封装的尝试在功率器件领域频频出现。纬湃、英飞凌、Schweizer、斯达半导、瞻芯电子等企业都已给出各自的样品或产品，PCB 嵌入式封装正从“概念验证”走向工程化应用，逐步成为功率器件重要的技术演进方向之一。
传统方案方面，以电动汽车主驱逆变器常用的功率模块为例，目前主流仍是注塑式或框架式封装。由于功率芯片工作时发热量大，通常需要将芯片焊接在具有高导热、同时具备绝缘能力的基板上，比如覆铜陶瓷基板等，以保证散热通道畅通。然而，这类基于陶瓷的模块，芯片只能依托陶瓷表面的单层覆铜布线，再通过架空键合线等方式完成电气连接。长距离走线和键合线不可避免地带来较高的寄生电感与电阻，对换流回路、栅极驱动回路的杂散参数控制以及芯片间热耦合抑制都形成了制约。
相比之下，PCB 自身在多层布线、高压绝缘以及散热路径设计方面具备天然优势：其一，可以通过多层结构和线间距、层间距的精细控制来减小电磁干扰；其二，PCB 常用绝缘材料已经可以覆盖 400V～1000V 的高压绝缘需求；其三，将功率器件“埋入” PCB，并结合高导热介质和合理的散热层布局，整体散热能力并不逊于传统陶瓷基板。因而，当功率芯片直接嵌入 PCB 之中，用作功率模块封装时，在性能可塑性方面有很大的发挥空间。
从已公开的数据看，这种技术路线的潜力并非停留在理论上。纬湃在评估中给出的结果显示：在相同芯片面积（以每 29 平方毫米为单位）下，传统封装功率模块的通流能力约为 101A，而采用 PCB 嵌入式封装后可提升至约 142A，单位面积通流能力提升约 40%。这意味着在满足同等输出电流的前提下，芯片面积可以压缩到原来的三分之二左右，从而带来功率模块整体物料成本约 20% 的下降。就整车应用而言，以 800V 平台、SiC 功率器件的主驱逆变器为例，有评估指出采用嵌入式封装 SiC 模块后，相比框架式封装方案，逆变器在 WLTC 工况下的损耗可降低约 60%，同时体积也有机会进一步缩小。
森国科这次量产的 KC027Z07E1M2 模块，则是在这一思路上的具体落地。其 PCB 嵌入式 3D 封装，通过将 SiC 功率芯片与 PCB 内部铜层做直接的三维互连，省去了传统封装中大量的键合线（Bonding wire）和较长引线。寄生电感、寄生电阻随之显著压低，开关过程中电压尖峰和能量损耗（EON、EOFF）随之减少，器件可在更高开关频率下工作，同时对于 EMI 的控制更为有利。
从参数上看，KC027Z07E1M2 是一颗 650V、27mΩ 的嵌入式 SiC MOSFET 功率模块。器件的总栅极电荷 Qg 为 120nC，上升时间 tr 约 28ns、下降时间 tf 约 22ns，栅极驱动所需电荷较小且响应迅速，有助于降低开关损耗，使整机更容易向高频方向演进，并抑制开关过程中产生的电磁干扰。其体二极管的反向恢复时间仅约 17ns（trr≈17ns），在半桥、全桥等拓扑中能明显减轻反向恢复带来的损耗，提高续流阶段的效率与稳定性。导通方面，Rds(on) 典型值为 27mΩ，在大电流工况下发热更少，叠加 650V 耐压等级，可覆盖中高压功率场景中常见的应用需求。
散热能力是这类器件的另一大看点。KC027Z07E1M2 的结壳热阻约为 0.36°C/W，属于相对较低的水平，这在很大程度上得益于其双面散热的结构设计。热量可以从芯片上下两个方向高效传导到外壳和散热器，使器件在高负载、长时间工作的条件下依旧能维持稳定输出。
得益于封装的小型化和高频特性，该类嵌入式 SiC 模块特别适合系统对“高功率密度 + 有限空间”双重敏感的使用场景，例如直流快充桩、新能源汽车电驱系统、AI 数据中心电源架构，以及 eVTOL 等对重量和空间都极为苛刻的新兴应用。
如果回顾时间线，PCB 嵌入式封装在功率器件领域大约在 2024 年还更多处于“展示”和“试点”的阶段，如今已经出现量产产品，并在实际参数上交出了一份相对亮眼的答卷。随着新能源、算力基础设施以及更高层次系统集成需求的同步拉动，这种将功率芯片深度嵌入 PCB 的封装方式，大概率会在高端电子系统中扮演越来越重要的角色，成为功率模块与系统设计工程师重点关注的一条技术路径。
