随着电子系统的复杂性和能效需求不断提高，PCB抄板传统的集中式电源管理方法显得力不从心。

电力电子技术正在朝着将电源控制集成到芯片或异构封装中的方向发展，这种转变得益于宽带隙（WBG）材料、先进封装技术及创新设计方法的推动，这些技术显著提升了系统效率和小型化程度，但也面临诸多热管理、寄生效应及制造成本等挑战。

本文将从电源集成的技术路径和WBG材料的角色两方面分析这一变革的技术背景、优势与挑战，并探讨其未来发展方向。

Part 1 电力转向集成：技术驱动与挑战

随着电子系统复杂度和能耗的不断攀升，PCB抄板传统以集中式系统和外部组件为核心的电源管理模式逐渐捉襟见肘，将电源控制向芯片或异构封装靠近的趋势愈发明显，这一转变是由各类应用对效率、可扩展性和集成度的迫切追求所驱动。

从智能手机、物联网设备，到电动汽车和大型数据中心，都需要在有限空间内，用更多晶体管快速处理海量数据，稳定且充足的电力供应至关重要。

实现这一变革的关键技术之一是混合键合，能集成多个芯片，实现极高的互连密度，在封装内为电源和数据构建无缝传输路径。

以直接铜对铜连接替代微凸块键合，显著降低电阻和电感，特别适用于高功率应用，还能实现更细间距的互连，提升带宽和信号完整性。

晶圆减薄技术同样不可或缺。通过减小半导体晶圆厚度，可降低热阻，提高散热效率，缩短电信号传输距离，减少寄生效应，提升信号完整性。亚 10µm 减薄技术与先进背面金属化相结合，不断突破功率集成的边界。

● 将电源管理功能集成到芯片或封装内，带来诸多显著优势。

◎  能量损失大幅减少，缩短的电力传输路径降低了互连中的电阻和电感损失；

◎  可靠性显著提高，封装内集成电源组件减少了外部连接，降低潜在故障点；

◎  性能得以提升，更短的传输路径实现更快响应时间和更好的瞬态性能；

◎  小型化程度进一步提高，设备体积更小、重量更轻，PCB抄板系统复杂性和成本也因功能整合而降低。

这对于电动汽车、工业自动化和数据中心等对效率、可靠性和保护要求极高的应用领域，意义重大。

制造 SiC 和 GaN 器件需要先进技术来解决缺陷密度、栅极氧化物可靠性以及精确掺杂分布等问题。

块体材料的高缺陷率增加了成本，沉积和蚀刻工艺的复杂性要求严格的工艺控制以确保结果的可重复性。不过，随着晶体生长、衬底制备和外延生长技术等制造工艺的不断成熟，WBG 材料的成本正在逐渐降低。

此外，其卓越性能在许多对效率和可靠性要求极高的应用场景中，足以抵消较高的成本，具有很高的投资价值。