消費需求及其對功率管理和功率半導體的深遠影響

關(guān)注能集成多種功能和功率管理的封裝技術(shù)

　　目前，消費者對于更小巧輕薄、更先進(jìn)及功能更豐富的便攜式電子產(chǎn)品的需求不斷增長(cháng)，使制造商必須不斷開(kāi)發(fā)更加復雜成熟的新一代技術(shù)，用新器件來(lái)滿(mǎn)足這種需求。為了緊跟技術(shù)要求，半導體器件供應商正通過(guò)硅技術(shù)和最新一代的封裝技術(shù)，發(fā)揮最大的集成功能，以應對瞬息萬(wàn)變的市場(chǎng)要求。

　　這種消費需求加快了功能的匯聚，更多精密的產(chǎn)品逐漸把移動(dòng)電話(huà)、數碼相機、音樂(lè )播放器、無(wú)線(xiàn)電子郵件和便攜式視頻游戲等功能整合到一個(gè)應用中，并逐漸成為市場(chǎng)的標準配備。不過(guò)，若性能、成本和尺寸大小不能滿(mǎn)足消費者對前一代產(chǎn)品不斷增長(cháng)的需求，這個(gè)趨勢將會(huì )受到制約。

　
圖1 新的封裝技術(shù)

　　消費者和下一代應用之間的相互作用，在半導體產(chǎn)品行業(yè)內推動(dòng)了大量快速技術(shù)的開(kāi)發(fā)，各種不同技術(shù)解決方案的推陳出新，可以實(shí)現性能、上市時(shí)間 (設計復雜性)和成本間的平衡，以加速經(jīng)濟的快步發(fā)展。

　　最新的高集成度多媒體 DSP/微處理器、集成式功率轉換 IC、相機成像設備以及數據接口 IC，就是一系列在性能 (電池壽命、功能) 和成本間取得平衡的創(chuàng )新產(chǎn)品的例子。此外，封裝技術(shù)也進(jìn)行了巨大的變革，以提供能滿(mǎn)足節省空間和更高性能需求的解決方案。

　　也許，在半導體行業(yè)中，最受這種變化影響的是功率管理領(lǐng)域。由于功能的增加直接增加了靜態(tài)功耗，而當前的電池技術(shù)發(fā)展尚不足以滿(mǎn)足現在的高能耗應用產(chǎn)品所包含的多種功能性能源需求，故設計團隊必須掌握所有機會(huì )在電路內優(yōu)化功率管理。

　　在下一代更高密度的便攜式能源能夠投入實(shí)際的應用 (如具成本效益和環(huán)保性的燃料電池) 之前，設計人員必須要保證盡可能地降低產(chǎn)品功耗，而半導體供應商必須不斷推出解決方案以應付這種兩難的局面。

　　以九十年代初的手機為例，產(chǎn)品使用的是 1000mA H 的鎳氫 (NiMH) 電池和第一代芯片組，并且采用 7 段數碼管顯示器，有限的存儲容量空間和小于1小時(shí)的連續通話(huà)時(shí)間；而且，這些產(chǎn)品的體積更比目前主流產(chǎn)品大三至四倍。

　　但是，讓我們看看實(shí)現/控制數碼相機、PDA 功能、高分辨率彩色 TFT 顯示器和游戲機等設備供電的集成能力和功率管理電路，其驅動(dòng)力來(lái)自功率電路的集成及空間節省封裝的功能整合。老式產(chǎn)品動(dòng)輒使用數以百計的分立式元件，而現在的產(chǎn)品因尺寸和成本原因需要高集成度，使用的元件數目只有以前的幾分之一。

　
圖2  IntelliMAX產(chǎn)品

　　再來(lái)看一個(gè)在功率開(kāi)關(guān)領(lǐng)域中推動(dòng)集成度不斷提高的例子。多年來(lái)，手機和便攜式設備行業(yè)消耗了數以?xún)|計的標準 MOSFET。在這些相同的電路中，需要模擬功能來(lái)控制這些 MOSFET 并使電路節省功耗。今天，像飛兆半導體等公司提供的功率開(kāi)關(guān)，如IntelliMAXTM 系列，便整合了標準功率 MOSFET 和集成功能，可在單一產(chǎn)品中同時(shí)提供保護、控制和功率管理模塊。長(cháng)久以來(lái)，要具有這些功能都需要很多的元件。而最先進(jìn)的凸起型和模塑型封裝技術(shù)更彰顯了這種不斷減小尺寸及提高熱性能的趨勢。

　　通過(guò)這種集成，不僅可以支持高級別的功能性和相應的功率管理，而且更因為這些先進(jìn)的高功能性產(chǎn)品在尺寸、重量和厚度方面只是其前代產(chǎn)品的幾分之一。其中一個(gè)主要例子就是 IntelliMAX。這種電路內部使用 7 到 8 個(gè)原本不能集成到一個(gè)器件中的分立式元件，使用這種intelliMAX所占用的電路板空間只有以往的幾分之一，并采用比三至五年前更薄的新封裝技術(shù)。

　　為了滿(mǎn)足產(chǎn)品功能匯聚、尺寸和性能的下一步要求，重要的一點(diǎn)是功率半導體供應商必須與功率設計人員密切合作，針對每個(gè)最終產(chǎn)品的要求明確定義各項權衡取舍，以便優(yōu)化功率解決方案。這個(gè)過(guò)程可確保實(shí)現產(chǎn)品最適宜的性?xún)r(jià)比，來(lái)滿(mǎn)足終端消費者的需求，并繼續積極地向具有挑戰性和靈活性發(fā)展。半導體供應商如飛兆半導體等，必須不斷地尋求每一個(gè)機會(huì )，去推動(dòng)高度集成化的便捷功率管理方案，正如最新的IntelliMAX產(chǎn)品作為功率開(kāi)關(guān)在傳統分立器件應用場(chǎng)合。