- 关于PCB嵌入式功率半导体技术方案的介绍
导语：提到PCB嵌入式功率半导体技术，第一个映入进入我们脑海的可能是英飞凌的1200V CoolSiC™芯片嵌入PCB的创新解决方案，据了解，这一解决方案已在国内外多家动力系统供应商产品型谱中考量。1200V CoolSiC™芯片嵌入PCB的诞生得益于Schweizer与英飞凌紧密合作。那么，Schweizer究竟是何方神圣？TA有什么技术积累促成了这一创新技术的诞生？今天我们通过三份报告来一探究竟。
1. Schweizer Electronic AG与1200V CoolSiC™芯片嵌入PCB
2. 报告：英飞凌SiC芯片嵌入技术
3. 报告：Schweizer 先进嵌入式PCB技术在不同应用领域中的创新应用
4. 报告：PCB技术发展趋势与嵌入式技术在PCB中的应用
注: 本篇为节选，完整内容会在知识星球发布(点击文末"阅读原文")
Schweizer Electronic AG是一家拥有悠久历史和卓越声誉的德国企业，成立于1849年，专注于印制电路板（PCB）制造领域。作为汽车和工业领域的射频印制电路板重要厂商，Schweizer Electronic AG在汽车、太阳能、工业以及航空航天等电子领域为客户提供高品质的PCB产品及创新解决方案和服务。
与英飞凌的合作
Schweizer Electronic AG与英飞凌建立了紧密的合作关系，旨在通过创新进一步提高基于碳化硅（SiC）的芯片的效率。具体而言，他们将英飞凌的1200V CoolSiC™芯片直接嵌入印刷电路板（PCB）中，这种创新的解决方案旨在增加电动汽车的续航里程并降低系统总成本。
通过这一合作，Schweizer Electronic AG凭借其创新的p²Pack®解决方案，使功率半导体能够高效嵌入PCB中。这种嵌入技术不仅提高了系统的集成度，还显著提升了系统的效率和可靠性。两家公司对该新解决方案进行了展示，即在PCB中嵌入一个48V MOSFET，结果显示性能提高了35%。
图片来源：Schweizer
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报告1：英飞凌SiC芯片嵌入技术
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高效能与性能提升：CoolSiC Gen2p是英飞凌的一项先进功率半导体技术，为800V汽车应用（尤其是主逆变器）提供了显著的性能和效率提升。 低导通电阻与开关损耗：通过减小单元间距和调整漂移区，实现了在整个温度范围内出色的导通电阻（Rds,on）。低导通电阻和低开关损耗为轻载效率提供了优异表现，有助于增加续航和系统成本节约。
标准单元（S-Cell）嵌入：Smart p2 Pack®技术将经过100%电气测试的标准单元（S-Cell）嵌入到印刷电路板中，已在48V启动发电机应用中实现量产，相比传统解决方案性能提升高达60%。 高性能特点：提供高热设计灵活性、最小化杂散电感以实现快速切换、以及高系统集成度，有助于充分发挥CoolSiC技术的潜力。
Schweizer的智能p2 Pack®将英飞凌的S-Cell 1200 V CoolSiC™ Gen2p芯片集成到PCB中，与传统解决方案相比，性能提升了高达60%
图片来源：Schweizer
汽车逆变器应用：1EDI3035AS是专为汽车逆变器设计的紧凑型20引脚DSO封装栅极驱动器，提供与碳化硅技术的高兼容性。 高性能输出与调整：输出阶段提供高达20A峰值电流，支持驱动多个SiC单元并联。通过外部SOFTOFF电阻实现超快速SOFTOFF概念，以平衡短路性能和效率。
搭载1200 V CoolSiC和第三代EiceDRIVER™的智能p2 Pack®演示板
图片来源：Infineon
结构与设计：芯片嵌入板包括五个与主直流链路电容器相连的连接器，以及三个作为局部直流链路电容器的900V CeraLink™电容器，最小化杂散电感。每个开关包含一个嵌入的S-Cell，带有20mm² CoolSiC芯片。 低电感连接：栅极驱动器靠近半桥，单板设计实现低电感栅极连接、快速切换和低振荡。
演示板功率回路的示意图
图片来源：Infineon
双脉冲测量：展示了关闭波形的记录，验证了CoolSiC技术的电气性能 短路测量与DESAT检测：使用Rogowski线圈测量短路行为，展示了第三代EiceDRIVER在检测和反应短路事件方面的快速性能。
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报告2：Schweizer 先进嵌入式PCB技术在不同应用领域中的创新应用
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报告主要介绍了Schweizer Electronic AG在印刷电路板（PCB）技术、产品、解决方案以及其在不同应用领域中的创新应用。以下是材料中的关键技术概述：
PCB制造技术
生产流程：报告介绍了PCB的生产流程，帮助理解PCB创新的基础内容
技术规格：对比分析了标准版和Schweizer 先进PCB的基本数据，包括最小导体线宽/间距、最小微通孔直径、HDI构建层数等
电力电子：重点介绍了Schweizer在电力电子领域的解决方案
高电流技术：包括重铜板、内嵌板和组合板技术，旨在处理高电流和高效散热
热管理：介绍了IMS板和Cool板技术，提供高效的热管理解决方案
i² Board®：一种用于逻辑半导体的集成插接板，支持水平电流流动，提供高产量和大规模生产的成本优势。
Cavity Board：实现更深的接触面，支持高频应用的短键合回路。
p² Pack®：一种电力嵌入解决方案，提供超薄、高功率模块，结合嵌入技术和PCB工艺，显著改善开关行为、降低功率损失并优化散热。
成本优化策略：通过参与客户早期规划和布局过程、优化制造面板尺寸、投资现代生产设施等措施，Schweizer帮助客户降低系统成本 产品示例：如FR4 Flex板、HF板、ENEPAG板和组合板，展示了如何通过创新PCB设计降低成本。
参考文献：[2] Schweizer 先进嵌入式PCB技术在不同应用领域中的创新应用(☆☆☆☆☆, 16页)
开篇对全球PCB市场进行了概述，指出全球PCB市场规模达到了583亿美元，并预测了市场的增长趋势。随后，报告展示了Schweizer在技术创新方面的成果，特别是其在快速样品制作、可靠大规模生产、芯片嵌入、高频PCB（HiLo PCBs）等方面的能力。
图片来源：Schweizer
在电力PCB趋势部分，报告深入探讨了电动汽车和自动驾驶技术对PCB设计的新要求，如更高的电流承载能力、更好的散热性能以及更小的体积等。Schweizer通过其创新的Inlay Board、IMS Board和p²Pack®等解决方案，成功应对了这些挑战，并在报告中展示了多个应用实例，如雷达传感器、摄像头、LED头灯和混合动力/电动汽车的驱动系统等。
此外，报告还特别强调了嵌入技术在高频PCB领域的重要性，并介绍了Schweizer在此方面的最新研发成果，如µ²Pack®和i²Board®等嵌入式解决方案。这些技术不仅提高了PCB的性能和可靠性，还为客户提供了更灵活的设计选项和更低的系统成本。
图片来源：Schweizer
最后，报告通过展示Schweizer与合作伙伴（如英飞凌）共同开发的多个示范项目，进一步证明了其在PCB技术领域的领导地位和创新能力。这些项目不仅展示了Schweizer技术的实际应用效果，也为其未来的市场扩展和业务发展奠定了坚实基础。
图片来源：Schweizer
[1] 创新芯片嵌入技术推动电动汽车发展：英飞凌SiC芯片嵌入技术(☆☆☆☆☆) [2] Schweizer 先进嵌入式PCB技术在不同应用领域中的创新应用(☆☆☆☆☆, 16页) [3] PCB技术发展趋势与嵌入式技术在PCB中的应用(☆☆☆☆☆, 37页) [4-EE星球] Schweizer Electronic AG在48V及未来高压芯片嵌入技术方面的突破性进展和路线图(☆☆☆☆☆, 23页) [5-EE星球] Schweizer Electronic AG的嵌入式PCB技术常见问题解答（FAQs）(☆☆☆☆☆, 40页) [6-EE星球] 功率半导体在PCB中的嵌入式技术深度解析 (☆☆☆☆☆) [7-EE星球] 功率芯片嵌入技术在PCB中的应用实现 (☆☆☆☆☆)
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2025年1月18日
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2025年1月18日
「SysPro 电力电子技术EE」知识星球全新上线
「SysPro 电力电子技术EE」是SysPro旗下一个专注于电动汽车电力电子技术领域的高阶成长社群，于2025年1月1日正式上线。第一期会聚焦先进功率半导体技术方案，以此为主线把功率这一侧内容理顺。此后，会专注其他例如主控芯片、电源架构、通讯架构、物理采样等。总之，一些前瞻有价值的技术方案都会有所涉及，重点从功能视角对电力电子技术知识体系进行构建。 ![]()
图片来源：英飞凌
SysPro的两个星球内容说明 特别需要说明是：SysPro目前有两个知识体系构建社群，一个是「SysPro系统工程智库」， 一个是「SysPro 电力电子技术EE」，内容框架如下图。![]()
「SysPro 电力电子技术EE」专注于电力电子方向，会侧重在实现方面进行深入解读，完整的技术报告、前瞻技术方案资料、datasheet解读、应用指南解读会等内容会在这里发布。我们投入了很多的资源在其中，因此定价相对较高，对专业技能要求也更高，建议在这个专业方向的朋友考虑。 「SysPro系统工程智库」的会员朋友也别担心，除了动力系统领域15个专栏内容在，同样也会涉及电力电子的内容，在<电力电子>专栏中发布。会对这个领域最新技术方向做解释，但不会深入到实现层面，部分的技术报告、前瞻技术方案资料也会在这里发布。相比「SysPro电力电子技术」范围会小，两星球在电力电子内容构建的具体差异在下图做了说明。 大家根据自己的实际情况选择即可。
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