7月9日，致瞻科技、士兰微及浙江大学研究团队联合发布了一篇名为《回归本源：以第一性原理洞见电驱功率模块的未来》的文章，其中不仅梳理了主驱碳化硅功率模块的演变及挑战，还阐述了致瞻科技的最新解决方案——新一代标准化封装平台ZPAK平台。

为了更好体现其研究成果，本文特意摘取要点，分主驱功率模块设计逻辑、碳化硅模块封装演进、ZPAK平台方案三大维度展开表述，系统解读致瞻科技如何通过第一性原理思维破解功率模块的“不可能三角”（效率、成本与可靠性）难题。

以“第一性原理”和”成本模型”

解读主驱功率模块设计逻辑

致瞻科技认为，在汽车产业中，功率模块作为电驱系统的核心组件，其成本结构远不止于表面的 BOM 和制造费用。真正影响产品成败的，是隐藏在背后的“系统性成本”—包括工程开发验证成本、供应链管理成本、乃至战略层面的机会成本。

这些“隐性成本”在车规级主驱功率模块中表现得尤为突出，而理解它们，正需要回归“第一性原理”的思考框架。据此来看，电驱功率模块在市场应用时主要面临如下痛点：

高开发成本 + 长验证周期：开发周期动辄18个月以上，成本高达千万人民币。

高制造门槛，难以摊销的产线成本：产线建设与运维成本昂贵，若缺乏规模效应，单位制造成本将长期居高不下，难以形成价格竞争力。

市场需求分化严重，封装兼容性要求高：新能源汽车种类及需求多变，若每种应用场景均定制开发，将导致重复开发、资源浪费与时间拖延，难以规模复制。

碳化硅普及受限于封装成本：目前 SiC MOSFET器件正快速渗透纯电平台，然而其对应模块封装的生产工艺成本与良率损失居高不下，成为大规模商用的主要障碍。

项目交付周期是生死线：在汽车“内卷”背景下，若功率模块开发周期过长，往往拖慢整车开发节奏，直接影响车型上市窗口与市场机会。

针对上述痛点，一个优秀的电驱功率模块封装方案，应从“战略可扩展性”与“单品极致成本”两个维度出发，构建可持续的竞争力：

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战略导向：标准化 + 高兼容性 = 平台能力。

通过平台化、大单品策略实现边际成本递减，降低工程开发、验证及供应链复杂度。一是模块形态通用化，通过半桥/单管封装灵活构建全桥、Boost 等拓扑；二是功率分档颗粒度中小等级，易于并联扩展高功率应用；三是兼容 IGBT 与 SiC MOSFET 封装，一体适配当前与未来市场。

战术落地：极致单品成本 = 成本优势

在满足性能前提下，实现每颗模块的成本最优。一是BOM 成本最优，精简物料种类，优化主材配比，实现基材的高利用率；二是制造成本最优，减少工艺复杂度，提升良率与节拍效率。

碳化硅模块封装演进

追求标准化、平台化与高兼容性

从近几年的市场演进与行业趋势来看，功率模块的封装正经历着一场从“百花齐放差异化”走向“标准化平台化”的转变。曾经以定制化、差异化为核心竞争力的设计模式，正逐步让位于“够用即好（Good Enough） + 成本驱动（Cost-Driven）”的设计哲学。

致瞻科技认为，这一趋势背后，实则是 “成本模型”逐步主导技术决策逻辑的体现。当模块在功能价值上已经“各有所长”，真正决定市场胜负的关键就转向了 “系统级成本控制能力”，即如何实现标准化、平台化与高兼容性。

以Tesla 和 ST 联合推出的 TPAK 封装为例，其之所以能被业内广泛认可，关键在于兼具性能与通用性。它不仅支持 SiC 与 IGBT 的通用封装，还通过单管串并联方式，可灵活拓展不同功率段与动力拓扑结构，且封装本身为 TO-247 的变种，生产工艺极简，具备良好的制造成本优势。

但是，随着新能源汽车对系统级紧凑化、集成化和大功率性能的进一步要求，TPAK 的一些结构性问题也日益显现，如系统结构复杂、制造工艺繁琐、封装尺寸限制碳化硅器件性能释放等。

针对 TPAK 的优势与不足，致瞻科技推出了新一代标准化封装平台 — ZPAK，在保持 TPAK 所有优势的同时，系统性解决了其结构痛点，并大幅提升可制造性与集成效率。

首创ZPAK模块封装，平台化和低成本设计

致瞻科技表示，对比其它模块封装工艺来看，ZPAK模块的优势主要有两大方面，一是在模块本体层面，继承了TPAK的低BOM成本、低生产成本以及良率优势。

二是在系统集成层面，又具备传统模块针对系统应用的设计友好性与可制造性。因此，ZPAK模块实现了模块成本与系统成本的双重优化，成为兼具性能、成本与可制造性的新一代功率模块解决方案。

剖析ZPAK平台方案：

实现四大关键设计突破

具体来看，致瞻科技推出的ZPAK平台是面向主流功率段的半桥封装平台，单并模组即可覆盖主驱主流功率需求，支持向下拓展（如 ISG/P1电机驱动）， 适用于 DC/DC Booster 半桥结构，适配混动、增程等多种系统。

同时，该平台支持多模块并联，满足≥220kW 的高功率输出场景，也能支持匹配不同散热底板（铜/铝 Pin-Fin）和陶瓷基板（AMB/ZTA），适应不同冷却策略与成本目标。

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此外，ZPAK不仅在封装上进行平台化创新，还显著简化了逆变器控制器结构与组装工艺，一是减少焊点数量，提升生产良率；二是DC母线以及交流出线易于逆变器设计及生产制造；三是结构更加紧凑，有助于整车平台的模块化与模组化设计部署。

基于ZPAK模块的逆变砖设计示例

致瞻科技进一步透露，ZPAK作为其主力功率模块产品之一，在开发过程中，围绕性能优化、BOM成本与工艺简化三大核心目标，逐步迭代并沉淀出一套具有高度工程效率的封装设计方法，并实现了四大关键设计突破：

以最简工艺实现3D换流回路布局

杂散电感是限制逆变器性能提升的重要因素。ZPAK 模块通过 3D 换流回路结构，有效降低主功率回路的寄生电感，从而减少开关尖峰、降低开关损耗，并适配高开关速度的 SiC MOSFET 和 IGBT（如英飞凌 EDT3），同时也能够降低并联各芯片间的电流不均衡度。

与 Semikron eMPACK 所采用的柔性 PCB + 银烧结 3D 布局方案以及PCB嵌入式方案相比，ZPAK 模块在结构上极为简洁，仅使用两颗铜 Spacer 和外部母排即可实现全叠层布局，无需复杂材料和高成本制程，极大提升了工艺可量产性和生产良率。

极致“芯片得房率”，造就最小尺寸封装

AMB基板是功率模块中最关键、最昂贵的封装单元之一。ZPAK 通过减少公摊区域（如走线、避让、端子等辅助区域），实现高达 85% 的芯片得房率，远高于传统 HPD 模块的 50%。

更高的得房率意味着在相同芯片配置下可使用更小的封装尺寸，进一步降低模块体积、水冷系统尺寸，最终压缩系统级成本。

创新引脚布局，兼顾小尺寸与高安规

中置 DC+、上下布置 DC– 与 AC，确保纵向满足爬电与电气间隙；上下半桥驱动管脚对称布局，利于驱动板布线；上下管驱动管脚靠近各自功率Source/Emitter极，规避安规避让设计负担。

基于此，ZPAK 模块在搭载 4 颗大尺寸SiC MOSFET芯片的前提下，模块宽度仅为约 24mm，是同级 DCM500 模块宽度的一半，结构更紧凑、系统集成更便捷。

极简结构 + 极简工艺 = 极致成本控制

传统 HPD框架式模块涉及多达约10 种封装材料和十几道工艺流程。ZPAK 模块仅需 5 种核心封装材料，且结构极简，公差控制好，模块尺寸更小，物料成本与供应链复杂度大幅下降。

在工艺上，ZPAK 的生产流程仅包含 4 道前工序 + 4 道后工序，支持单次注塑 48 颗模块的并行化加工，极大提升产能效率并降低单位制造成本。

致瞻科技还表示，他们在分享ZPAK模块开发过程中的底层思考与工程实践的同时，也希望能起到抛砖引玉的作用，引发业内更多的交流与思辨，推动国产功率模块走向更广阔的舞台。

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本文发自【行家说三代半】，专注第三代半导体（碳化硅和氮化镓）行业观察。

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