前言
随着我国新能源汽车产业的爆发式增长，整车电气架构加速演进，对电驱动系统的运行效率、集成度和功能性提出了新的更高要求，直接推动了功率半导体器件技术的迅猛发展，也有力催生了功率器件封装构型的百花齐放。从传统的Si基IGBT模块（如英飞凌的HP Drive模块），到SiC基MOS模块（如Bosch的PM6模块），再到高集成度的PCB嵌入式封装方案，产业链上下游不断尝试更小尺寸、更高散热效率、更强兼容性的设计和封装路径。然而，在形式创新层出不穷的同时，我们也应重新审视科技产品的本质—不能陷入堆叠参数或炫技的“伪创新”，而是用高可靠、强可控、好量产的科技新手段，实实在在地破解系统效率、成本与稳定性的“不可能三角”问题。唯有回归这一本源，功率器件的创新才能真正赋能新能源汽车行稳致远。
面向工业或消费的科技产品通常需同时承载着两种价值：功能价值和情绪价值。功能价值体现为产品直接为用户带来的效率提升、性能增强或问题解决等客观的功能强化；情绪价值则源自产品给予用户的身份认同、审美愉悦、安心感或未来感等主观的情绪满足。以电动汽车为例，续航里程、加速性能、智能辅助驾驶等，构成了其核心的功能价值；而整车设计感、品牌调性、智能座舱体验，则更多体现情绪价值。由此可见，主驱电控系统（即电机控制器）作为电动汽车的动力核心之一，承担着驱动效率、响应速度与整车性能输出的关键作用，属于典型的功能价值提供者。它虽不直接面向用户感知，但决定了整车性能体验的底层逻辑，是功能价值赋能情绪价值的技术支撑。而主驱电控中的功率模块（如IGBT、SiC MOSFET模块等）属于功能价值链中的底层核心组件，其主要作用是完成高电压、大电流的高效转换和驱动，直接影响电驱系统的效率、响应速度、输出功率能力和可靠性，属于功能价值的关键支撑者。
而功能价值类的科技产品，核心目标并非追求外观或功能的差异化，而是在满足特定性能需求的前提下，通过科技创新，尽可能地实现成本最优控制。这类产品的设计着重于高效能与低成本的平衡，其关键在于通过对物理原理、材料特性和制造工艺的深入理解，去除一切不必要的复杂性与冗余，最大限度地减少生产和运营成本。与追求个性化和市场区隔化的消费类产品不同，功能价值型产品的重点在于通过精准的性能优化和成本压缩，确保产品在特定使用场景下的效能最大化。因此，创新不仅仅体现在技术突破上，更体现在如何以最低的投入达到最佳的效能输出，确保产品能够在竞争激烈的市场中实现可持续的经济性与可靠性。
“第一性原理”和”成本模型”
在功能价值类的科技产品开发中，“成本模型”不应只是价格的加减法，更是一种系统化工程优化的过程。我们始终倡导以第一性原理为出发点，深挖成本构成的本质逻辑，倒推产品在设计、制造乃至运营环节中的优化路径。一个广为人知的典范，就是 Tesla 的电动汽车业务。
Tesla 并非通过传统造车经验来降本，而是从零开始，用基于物理本质的“成本模型”对整车进行系统性重构。在产品定义、研发设计、生产制造、供应链管理乃至营销服务的各个环节，Tesla 都在围绕一个核心问题展开：“这项功能背后的真实物理约束和成本构成到底是什么？”例如：
• 推出极简SKU的爆款单品（如 Model 3）来实现规模化生产
• 引入大压铸工艺，减少车身零件数量，降低装配成本
• 应用18650圆柱电池，在成熟产线基础上获得电芯性价比
• 提前部署碳化硅功率器件，提升电控效率与续航表现
• 对热管理系统进行深度整合与结构革新
• 在整车装配工艺上持续迭代“少件化”和“一体化”
这些措施背后，都体现出一种用物理逻辑+系统思维重构产品成本模型的能力。如果把这种思路下沉到功率电子系统，例如主驱逆变器的研发，会发现类似的共性原则正被广泛应用：
• 大单品模式：通过极度克制的产品组合实现最大限度的放量，降低边际制造成本
• 硬件同质化与标准化：减少非必要差异化，提升功率模块互换性与测试效率
• 工艺平台化：统一制程，减少工艺变体，提升良率与可扩展性
• 结构“少件化”：精简结构件数量，减少焊接/装配环节，提高可靠性
• 功能集成化：例如将驱动、传感、控制集成进一块PCBA板卡，压缩空间与布线复杂度
这些优化措施不是孤立执行的，而是系统建模与动态迭代下的结果。在建立“第一性成本模型”时，我们也需时刻关注边界条件的变化：
• 当前采用的材料或结构，是否受制于当时技术水平？
• 随着某种关键技术的成熟，是否原有方案已不再最优？
• 某一处降本是否会在其他环节引入更高的代价？
第一性原理的思维要求我们不断回到问题本质，在变化中更新模型、在实践中迭代方案。
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。
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。企业在寻求规模化交付与系统集成效率的同时，也在重新审视封装设计的边界：什么是真正必要的性能提升？哪些结构是可以优化甚至舍弃的？
因此，封装的演变不仅是技术的选择，更是成本意识深入工程逻辑的一种体现。
如何重构车规级电驱功率模块的“成本模型”？
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。
成本模型的底层逻辑：从定义出发，向细节落地。我们始终认为：产品的定义与战略，是成本模型的“根”；产品的细节打磨与工程优化，则是“叶与枝”。只有站在系统全局角度明确方向，才能确保每一个细节优化都不偏离正轨。
电驱功率模块产品战略及定义
电驱功率模块在市场应用时主要面临如下痛点：
1. 高开发成本 + 长验证周期
作为电动汽车的核心安全零部件，功率模块的封装形式不仅决定了系统的电气接口、冷却路径和结构布置，还直接影响功率能力与可靠性。在整车企业准入门槛极高的背景下，模块需经历 A/B/C 样、多轮 DV/PV 验证、夏/冬标测试等长周期认证流程，开发周期动辄18个月以上，成本高达千万人民币。
2. 高制造门槛，难以摊销的产线成本
功率模块属于半导体封测范畴，对精密设备、环境控制要求极高，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。
3. 市场需求分化严重，封装兼容性要求高
新能源汽车动力架构日益多样（主驱、辅驱、混动、增程），电池电压等级不一（400V/800V），功率器件技术共存（IGBT与SiC MOSFET）。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。
4. 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。
5. 项目交付周期是生死线
电动汽车行业“内卷”激烈，新车型发布节奏加快。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，造成重大战略成本损失。
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：
一、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：
• 模块形态通用化：如半桥/单管封装 → 可灵活构建全桥、Boost 等拓扑
• 功率分档颗粒度中小等级→ 易于并联扩展高功率应用
• 兼容 IGBT 与 SiC MOSFET 封装→ 一体适配当前与未来市场
二、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：
•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
•制造成本最优：减少工艺复杂度，提升良率与节拍效率
从 特斯拉TPAK 到 ZPAK：功率模块封装的演进之路
在功率模块封装不断追求标准化、平台化与高兼容性的背景下，Tesla 和 ST 联合推出的 TPAK 封装被业内广泛认可，成为极少数兼具性能与通用性的优秀案例。
TPAK 的核心优势在于：
• 实现极低杂散电感设计，支持 SiC 与 IGBT 的通用封装
• 通过单管串并联方式，灵活拓展不同功率段与动力拓扑结构， 尤其适配如比亚迪DMI、吉利雷神混动等混动架构中的 DC/DC Booster 模块，满足系统能耗、动力性能与结构集成的多重优化需求
• 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
• 适配SiC MOSFET器件，塑封结构耐高温、低寄生参数，有利于发挥 SiC MOSFET器件的耐高温特性与系统效率
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：
1. 系统结构复杂、制造工艺繁琐
TPAK 在逆变器集成中需大量铜排互联设计：
• AC 铜排需穿越 DC 铜排叠层后再连接电流传感器至电机，整体布线复杂
• 各单管需串并联，导致焊点数量剧增，激光焊接工艺难度大
• 上下桥臂焊接区需额外绝缘处理，占用水冷器有效面积，散热效率受限
2. 封装尺寸限制碳化硅器件性能释放
TPAK 封装于 2016 年面世，设计初期仅支持尺寸较小的 SiC 晶圆，热耦合严重，限制了其散热潜力。如并联设计不当，还会出现严重的栅极谐振问题，影响器件可靠性（具体技术分析详见 https://mp.weixin.qq.com/s/dw_GXgqNq6fPyE7R_cb9ww ）
ZPAK：在继承中创新，为性能而生
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。
核心定义：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
• 支持多模块并联，满足≥220kW 的高功率输出场景
• 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
400V平台电动汽车应用 – ISG/TM逆变器
800V平台电动汽车应用 – ISG/TM逆变器
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：
• 减少焊点数量，提升生产良率
• DC母线以及交流出线易于逆变器设计及生产制造
• 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
首创ZPAK模块封装，平台化和低成本设计
基于ZPAK模块的逆变砖设计示例
极致的单品成本设计
功率半导体模块，作为电能变换系统的核心部件，其封装形式直接决定了性能、可靠性与成本的平衡。尽管当前市面上存在多种结构形式，如传统框架式模块、塑封类模块、PCB嵌入式模块等，但从本质上看，它们的封装架构大多遵循“三明治式”的多层叠层结构。
无论是哪种模块类型，其核心结构与功能基本一致：
• 基板材料：承担芯片载体作用，影响电气连接与散热性能
• 封装壳体、塑封体或FR4：提供物理保护和结构支撑
• 焊料与端子结构：实现高可靠性电气互联
• 散热底板（如Pin-Fin水冷结构）：提升整体热管理能力
以下表格罗列了典型的三类不同类型的SiC MOSFET模块封装的材料架构以及对应的功能价值。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”：
• 哪种封装方案能够以更低的物料成本实现相似性能？
• 哪种模块在大批量生产中拥有更高良率与更低工艺复杂度？
• 哪种设计能带来更少的物料种类、更高的通用性和更优的库存周转？
答案往往不在材料堆砌中，而在工程师对每一个零部件、每一道工艺的深度取舍与系统优化中体现。
在功率模块的开发中，致瞻科技始终秉持“从第一性原理出发”的工程方法论，以简驭繁，在结构、性能、工艺与成本之间取得最佳平衡。
ZPAK 作为致瞻科技主力功率模块产品之一，在开发过程中，我们围绕性能优化、BOM成本与工艺简化