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埋入式封装

“埋入式封装” 这个词比较宽,我先联网确认它在当前语境下指哪一种工艺,以及最新有哪些进展。

埋入式封装到底把什么埋进去了:从英飞凌把 1200V SiC 塞进 PCB 说起

埋入式封装的核心是把裸芯片直接嵌入基板或 PCB 内部,而非把芯片放在载板上再套外壳,因此能明显缩短互连、降低寄生参数、压低封装厚度;代价是芯片一旦坏了,整块板也一起报废。 最新的标志性案例来自英飞凌:2026 年 10 月 27 日(德国时间)它发布 ENDOPACK 技术,把第 2 代 1200V SiC MOSFET「Automotive Gen2p CoolSiC」直接埋进 PCB,做成 ENDOPACK Cell 供电动车牵引逆变器使用,寄生电感从传统结构的 20nH 降到 2nH 以下,开关损耗降低 30%,CLTC 工况下效率约 99.5%,峰值功率密度最高 200kW/L,整车续航有延长 7% 的可能,搭载车型计划 2027 年量产。英飞凌称这是「取得车规认证的高耐压芯片埋入方案中业界首个」。这里要注意三个限定词:车规认证、高耐压、芯片埋入;它并不是「史上第一个埋入式封装」。

一、先界定:中文里的「埋入式封装」至少指三条不同的路线

路线埋什么埋到哪里典型代表
芯片埋入 PCB(chip embedding / EDP)裸芯片、无源器件多层 PCB 或有机基板的介质层内英飞凌 ENDOPACK、Fraunhofer IZM、ASE a-EASI
芯片预埋基板(embedded die substrate)SiC/GaN 功率晶粒多层 ABF 基板环旭电子 SiC 预埋基板
光电器件埋入(embedded photonics)矽光子收发器有机基板 + 聚合物光重布线层日本 AIST × 京瓷 AOP 基板

三条路线工艺相近但目的不同:第一条追求低寄生和薄型化,第二条追求绝缘与功率密度,第三条追求光 I/O 密度。看到「埋入式封装」四个字,先问清是哪一条,否则很容易把功率器件的结论套到高速数字或光通信上。

二、为什么现在被反复提起:三个物理层面的硬收益

收益一:互连变短,寄生参数直接下降。 传统功率模块把芯片放在基板上、用键合线引出,回路长、电感大。英飞凌把芯片埋进 PCB 后,寄生电感从 20nH 降到 2nH 以下,随之开关损耗降 30%。在 SiC 这种高 dv/dt 器件上,寄生电感是开关损耗和电压过冲的主要来源,这一项是埋入式最有说服力的地方。

收益二:厚度和面积同时缩小。 去掉引线框架、封装基板、塑封外壳,芯片几何尺寸可缩小到原来的很小一部分;STI 的 IC/DT 技术在外层面积上做到 66% 的缩减。对手机、可穿戴、车载模块这类空间受限场景,这比性能提升更直接。

收益三:散热路径可以重排。 芯片直接贴到大块金属 pad 上,热阻比「芯片 — 焊料 — 引线框架 — 外壳」这条长链短得多。IMAPS 的论文指出,如果能用两层埋入式基板满足设计,散热可与引线框架封装相当,而电性能还更好。

三、英飞凌 ENDOPACK 的关键数字,全部要看测试条件

指标数值口径说明
耐压1200VSiC MOSFET,车用牵引逆变器级
寄生电感由 20nH 降至 <2nH与「传统结构」对比,不是与某一具体模块对比
开关损耗降低 30%基于上述电感改善
效率约 99.5%中国 CLTC 工况条件下
峰值功率密度最高 200kW/L官方称来自试制与仿真数据
续航影响有延长 7% 的可能整车层面推算,非实测
开发周期最多缩短至原来的 1/3复用车规 PCB 设计与既有产线
量产状态已具备量产条件搭载车型 2027 年量产

表格最后三行需要划重点:200kW/L、7% 续航、1/3 开发周期,分别来自「试制与仿真」「可能性」「官方估算」,并非量产车实测。 把它们当作方向性指标而非承诺值,读起来才不失真。

设计自由度是它另一个卖点:传统功率模块受外壳形状限制,芯片排布基本定死;ENDOPACK Cell 可以按功率需求和安装空间调整芯片数量与位置,一块 PCB 里可以集成多个 cell,不同车型平台共用同一套设计资产。这也是「开发周期缩短到 1/3」的来源 —— 省的是重新设计模块和调整产线的时间。

四、工艺怎么走:两条路线,选错就做不到

路线芯片朝向接触方式适合什么
Face-down接触面朝下,类似倒装非导电胶固定在薄铜箔上,压合后激光钻孔 + 镀铜细间距、高密度逻辑芯片
Face-up接触面朝上,类似引线键合通过埋入材料接触,可用厚铜或预成型内层垂直器件:功率 MOSFET、IGBT、二极管

Face-up 是 Fraunhofer IZM 的路线,关键差异在于接触不再受铜箔限制,连接材料也不限于非导电胶 —— 导电胶、焊料、烧结银都能用。这正是功率器件埋入的技术基础:烧结银的薄连接层热阻和电阻都低,才撑得住 1200V/大电流。

通用流程可以压缩成六步:

  1. 载板上铺铜箔,做出芯片安放位置与第一层互连;
  2. 芯片贴装(die attach),选择胶、焊料或烧结材料,这一步决定热阻;
  3. 压合 prepreg/RCC 与覆盖铜箔,把芯片封进介质层;
  4. 激光钻孔打通到芯片焊盘,等离子清洁、活化;
  5. 电镀铜填孔,形成微孔互连;
  6. 光刻 + 蚀刻做出线路,最后阻焊与表面处理(ENEPIG/OSP)。

IME 类机构的工艺线目前最大可处理 610×456mm 基板,线宽/间距从 50µm 往 15µm 攻关,接触间距从 120µm 往 50µm 攻关 —— 这两个数字决定了埋入式封装能覆盖多高密度的芯片。

五、真正的门槛不在「能不能埋」,而在埋进去之后

坑一:Known Good Die 问题。 埋入用的是裸芯片,封装前没有成品测试这一道关。芯片本身如果有隐性缺陷,埋进去之后才发现,整块多层板就报废。所以 die-last(先做基板、后贴芯片)工艺才被看重 —— 它允许基板先测一遍,再贴 KGD,把损失控制住。

坑二:不可返修。 这是埋入式封装最硬的代价。表面贴装的器件坏了可以拆换,埋进介质层的芯片坏了只能整板报废。它适合高可靠、长寿命、批量稳定的产品,不适合迭代快、单件价值敏感的场景。

坑三:埋入后的测试策略缺失。 芯片在介质层内,探针够不到,只能靠测试结构(菊花链、测试焊盘)间接验证。IMAPS 的论述很直白:埋入之后该做什么测试、用什么工具,行业至今没有标准答案。

坑四:设计规则和软件缺位。 主流基板设计工具对埋入器件的禁布区、厚度、缓冲空间、贴装公差缺少成熟规则库;基板厂传统上也不具备裸芯片的库存管理、减薄、凸点、切割、ESD 管控能力。这不是技术问题,是产业链配套问题。

六、同期其他「埋入」路线,说明这条路正在分叉

案例埋入对象关键数据阶段
英飞凌 ENDOPACK1200V SiC MOSFET 埋入 PCB电感 <2nH、损耗 −30%、效率 99.5%具备量产条件,2027 上车
环旭电子 SiC 预埋基板SiC 晶粒预埋多层 ABF 基板封装本体自带绝缘、无线键合、可容更大芯片2026 年 5 月发布,展于 PCIM Europe
AIST × 京瓷 AOP 基板矽光子收发器埋入有机基板112 Gbps PAM4,TDECQ 3.35dB,过 400G-FR4 门槛ECTC 2026 首次主动点亮
英特尔 EMIB + 玻璃芯基板桥接芯片嵌入基板、玻璃替代有机互连密度提升最高 10 倍样品阶段,量产基地改造中

四家的共同点很清楚:埋入式的价值锚点正在从「小型化」转向「性能」—— 功率侧要低电感,光通信侧要高 I/O 密度,AI 芯片侧要高互连密度。小只是副产品。

七、什么场景该用,什么场景别用

值得上:

  • 高 dv/dt 的 SiC/GaN 功率回路,寄生电感是主要损耗来源。
  • 空间被严格约束的模块化产品(车载、可穿戴、医疗植入)。
  • 需要把无源器件和芯片集成到同一层、缩短回路的高频电路。
  • 批量稳定、验证周期长、对可靠性要求高于对返修便利性要求的产品。

暂时别急:

  • 迭代快、样品多、需要反复改板的研发阶段 —— 埋进去就改不动。
  • 单板价值高且良率尚未稳定的新产品 —— 一次报废成本太高。
  • 缺乏 KGD 供应能力、缺乏埋入测试方案的产线 —— 工艺可行但管控不了。

【相关 FAQ】

问题 1:埋入式封装和先进封装是一回事吗?

回答 1:是包含关系,不是等同。埋入式封装属于先进封装的一条分支,特点是直接把裸芯片嵌入基板或 PCB 介质层内部,与 2.5D/3D 堆叠、fan-out、玻璃基板并列。英飞凌 ENDOPACK 把 1200V SiC MOSFET 埋进 PCB 就是典型例子;它的收益来自互连变短带来的低寄生参数,而不是靠更先进的制程节点,所以埋入式封装解决的是封装级集成问题,不是晶体管密度问题。

问题 2:埋入式封装最大的技术难点是什么?

回答 2:难在埋进去之后的管控,不在埋这个动作本身。埋入式封装使用裸芯片,封装前没有成品测试关,芯片若有隐性缺陷,埋入多层板后整板报废,这就是 Known Good Die 问题;同时埋入后不可返修、探针够不到、缺少统一的埋入后测试标准。英飞凌 ENDOPACK 能推进到量产,靠的是长期低耐压埋入量产经验加车规级工艺积累,不只是单项工艺突破。

问题 3:英飞凌 ENDOPACK 说的「业界首个」该怎么理解?

回答 3:限定在「取得车规认证的高耐压芯片埋入方案」。英飞凌的原话有三个限定层:车规认证、高耐压(1200V)、芯片埋入。埋入式封装本身已有多年历史,Fraunhofer IZM、ASE 等机构在低耐压与逻辑器件上早有量产或验证;ENDOPACK 的新意是把这条路推到 1200V 车规功率器件,不是说埋入式封装第一次出现。

问题 4:埋入式封装能把寄生电感降到多低,为什么这么重要?

回答 4:英飞凌 ENDOPACK 把寄生电感从传统结构的 20nH 降到 2nH 以下。寄生电感在 SiC 这类高开关速度器件上会直接放大电压过冲与开关损耗,回路越短、电感越小,开关损耗越低 ——ENDOPACK 据此把开关损耗降低 30%,在 CLTC 工况下效率约 99.5%。这也是埋入式封装在功率领域比在逻辑领域更有说服力的原因:它的收益与器件的物理特性直接挂钩。

问题 5:埋入式封装有哪几种工艺路线,怎么选?

回答 5:主要看芯片朝向,分 face-down 和 face-up。face-down 是芯片接触面朝下、用非导电胶固定在薄铜箔上,压合后激光钻孔镀铜,适合细间距高密度芯片;face-up 是接触面朝上、通过埋入材料接触,可用厚铜或预成型内层,连接材料可选导电胶、焊料、烧结银,适合功率 MOSFET、IGBT 这类垂直器件。英飞凌 ENDOPACK 走的是功率器件路线,环旭电子的 SiC 预埋基板同样属于功率侧,而 AIST 与京瓷的埋入式光基板则是把矽光子收发器埋进有机基板。

问题 6:埋入式封装会取代传统封装吗?

回答 6:不会,它会长期与传统封装并存。埋入式封装的优势是低寄生、薄型化、高功率密度,劣势是不可返修、良率管控难、设计规则与测试标准缺失,所以它更适合批量稳定、可靠性优先的场景,比如车规功率模块、高频模块、空间受限的可穿戴设备。英飞凌自己也说明 ENDOPACK 是从低耐压埋入经验向高压功率电子的扩展,未来会覆盖不同耐压等级与用途,而不是全面替换现有封装体系。

【参考资料】

[2026-11-02](Infineon、1200V SiC を PCB に埋め込み EV 向け:开発期间を最大 3 分の 1 に)EE Times Japan

[2026-06-25](ECTC 2026:AIST × 京瓷 内嵌矽光子光封装基板首次主动点亮)Simple Tech and Trend

[2026-05-27](环旭电子于 PCIM Europe 2026 展示先进碳化硅芯片预埋封装技术)21ic 电子网

[2026-05-26](英特尔加码玻璃基板 欲打造全球首座量产基地)财联社・科创板日报

[2026-05-07](Bare Die Embedding von Si、SiC、GaAs:埋入式封装的烧结与微孔互连工艺)Fraunhofer IZM

[2023-11-02](Einbetten:芯片埋入电路板的 face-down 与 face-up 两种装配方式)Fraunhofer IZM

【免责声明】

本文基于厂商新闻稿、公开技术论文与产业媒体报道整理,非商业推广,也不构成工艺选型或采购建议。「埋入式封装」在中文语境下同时指芯片埋入 PCB、芯片预埋基板、光电器件埋入基板三条不同路线,本文已分列说明,请勿跨路线套用数据。英飞凌 ENDOPACK 的寄生电感、开关损耗、效率、峰值功率密度与续航影响等数据,官方表述分别对应「传统结构对比」「CLTC 工况」「试制与仿真数据」「整车层面推算」,其中 7% 续航与 1/3 开发周期为估算或可能值,非量产实测;「业界首个」限定为「取得车规认证的高耐压芯片埋入方案」,不代表埋入式封装技术首次出现。环旭电子、AIST 与京瓷、英特尔的同类技术处于样机、验证或量产基地改造等不同阶段,进度以各公司后续披露为准。文中工艺参数(线宽/间距、接触间距、可处理基板尺寸)为研究机构公开的工艺能力,非所有产线通用水平。市场有风险,技术判断请结合自身产品验证结果。