MOSFET封裝伸援助之手 滿(mǎn)足芯片組移動(dòng)新功能

面臨為需求若渴的移動(dòng)設備市場(chǎng)提供新功能壓力的設計人員正在充分利用全新亞芯片級封裝(sub-CSP)技術(shù)的優(yōu)勢，使用標準IC來(lái)構建領(lǐng)先于芯片組路線(xiàn)圖的新設計。

移動(dòng)功能市場(chǎng)需求

移動(dòng)電話(huà)滲透率在已開(kāi)發(fā)市場(chǎng)達到了很高比例，而在世界上其他地區也不斷提高。根據GSMA的信息，先進(jìn)的歐洲國家的移動(dòng)用戶(hù)滲透率已經(jīng)超過(guò)90%。開(kāi)發(fā)中市場(chǎng)的平均滲透比例將由2012年的39%增加至2017年的47%，而且是未來(lái)5年內刺激全球移動(dòng)市場(chǎng)增長(cháng)的最大因素。隨著(zhù)世界各地市場(chǎng)增長(cháng)，數以十億計的新用戶(hù)迎來(lái)移動(dòng)連接帶來(lái)的個(gè)人及經(jīng)濟機會(huì )，他們對額外功能及更物有所值的需求將會(huì )只升不降。

移動(dòng)趨勢及設計

當今的移動(dòng)設備購買(mǎi)者渴求大熒幕體驗，同時(shí)還要求移動(dòng)設備重量輕、超便攜及時(shí)尚。為了符合此需求，大尺寸的高分辨率觸控熒幕幾乎占據了智能手機、平板電腦及混合型“平板手機”設備的整個(gè)前面板區域。設計人員要提供購買(mǎi)者渴求的纖薄外形，必須密切注意外殼內電子元件的高度。此外，移動(dòng)設備除了用于通話(huà)及發(fā)短信，還被大量地用于瀏覽網(wǎng)頁(yè)、照相、分享照片、游戲及聽(tīng)音樂(lè )，故要求更大電池電量。使用當前電池技術(shù)的話(huà)，只能裝配較大的電池來(lái)滿(mǎn)足此需求，但這會(huì )給設備內的空間造成額外負擔。

與此同時(shí)，移動(dòng)設備設計人員必須提供越來(lái)越多的功能來(lái)與市場(chǎng)上的其它產(chǎn)品競爭。吸引購買(mǎi)者的新功能有如更佳照相、要求更大內容容量的更好游戲、高速連接外部屏幕或驅動(dòng)等外設以及內容相關(guān)性(context-sensitive)功能。理想情況下，這些需求應當透過(guò)轉向下一代芯片組來(lái)滿(mǎn)足。但是，消費市場(chǎng)需求往往超越IC發(fā)展步伐，在集成所要求之功能的新基帶芯片組上市之前，就必須提供新產(chǎn)品。

理想與可交付結果之比較

雖然集成型方案更受青睞，而且很明顯是空間利用率最高的途徑，但是，設計人員必須探尋出方法，使用當前市場(chǎng)上有的元件來(lái)配合可接受的PCB面積，應用所要求的功能。毫無(wú)疑問(wèn)，這要求使用多種標準IC。安森美半導體生產(chǎn)用于移動(dòng)應用的多種標準IC，如單芯片D類(lèi)放大器、LED背光控制器、專(zhuān)用音頻管理IC、濾波元件、端口共享、I/O保護及有源電磁干擾(EMI)管理。

設計人員要使用多個(gè)標準IC來(lái)完成設計，需要極微型的小信號MOSFET和芯片電阻等元件，用于負載開(kāi)關(guān)、芯片外接口(見(jiàn)圖1)、電平轉換(見(jiàn)圖2)及帶電平轉換的高邊負載開(kāi)關(guān)(見(jiàn)圖3)等應用。為了獲得良好結果，這些元件應當占用極小的PCB面積和盡可能最低的安裝高度。

圖3. MOSFET用作帶電平轉換功能的高邊負載開(kāi)關(guān)

就芯片電阻等無(wú)源元件而言，微型化已經(jīng)造就了在單個(gè)元件中結合多個(gè)電阻的電阻陣列元件，以及采用極小的0402、0201或01005 SMD封裝的分立元件。然而，MOSFET的微型化通常更具挑戰;MOSFET的設計參照了幾項相互沖突的參數;在物理尺寸小、能進(jìn)行快速高能效開(kāi)關(guān)的元件中，難于實(shí)現低導通電阻及將開(kāi)關(guān)應用的能耗降至最低。為了實(shí)現這些參數的高質(zhì)量組合，元件必須擁有小裸片尺寸，并帶有高單元密度及低電容和低閘極電荷。移動(dòng)設備用MOSFET的微型化

通常情況下，有多種設計手段可行。功率MOSFET設計人員傾向于使用超結(super junction)、深溝槽(deep trench)或其它先進(jìn)的溝槽技術(shù)來(lái)提供低導通電阻及高壓能力和小裸片尺寸。在小信號MOSFET中，如那些用于在移動(dòng)設備中采用2.5 V或1.8 V低電壓工作的負載開(kāi)關(guān)及接口的小信號MOSFET，必須追尋其它技術(shù)來(lái)減小封裝尺寸和每個(gè)裸片尺寸的導通電阻。事實(shí)上，每個(gè)裸片尺寸的導通電阻是主導用于負載開(kāi)關(guān)型應用的MOSFET的真正關(guān)鍵的評判標準。

最新世代小信號MOSFET被設計為提供低閾值電壓，規定的閘極驅動(dòng)電壓低至1.5 V，使元件能夠提供極低導通電阻，用于采用鋰離子電池提供的低電壓工作的便攜應用。

為了將這些元件能夠提供的小裸片尺寸的優(yōu)勢提升至最多，它們提供寬廣超小型封裝選擇來(lái)供貨，涵蓋從尺寸為1.6 x 1.6 x 0.5