消費需求及其對功率管理和功率半導(dǎo)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、更先進及功能更豐富的便攜式電子產(chǎn)品的需求不斷增長，使制造商必須不斷開發(fā)更加復(fù)雜成熟的新一代技術(shù)，用新器件來滿足這種需求。為了緊跟技術(shù)要求，半導(dǎo)體器件供應(yīng)商正通過硅技術(shù)和最新一代的封裝技術(shù)，發(fā)揮最大的集成功能，以應(yīng)對瞬息萬變的市場要求。

　　這種消費需求加快了功能的匯聚，更多精密的產(chǎn)品逐漸把移動電話、數(shù)碼相機、音樂播放器、無線電子郵件和便攜式視頻游戲等功能整合到一個應(yīng)用中，并逐漸成為市場的標準配備。不過，若性能、成本和尺寸大小不能滿足消費者對前一代產(chǎn)品不斷增長的需求，這個趨勢將會受到制約。

　
圖1 新的封裝技術(shù)

　　消費者和下一代應(yīng)用之間的相互作用，在半導(dǎo)體產(chǎn)品行業(yè)內(nèi)推動了大量快速技術(shù)的開發(fā)，各種不同技術(shù)解決方案的推陳出新，可以實現(xiàn)性能、上市時間 (設(shè)計復(fù)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(zhuǎn)換 IC、相機成像設(shè)備以及數(shù)據(jù)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)也進行了巨大的變革，以提供能滿足節(jié)省空間和更高性能需求的解決方案。

　　也許，在半導(dǎo)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)展尚不足以滿足現(xiàn)在的高能耗應(yīng)用產(chǎn)品所包含的多種功能性能源需求，故設(shè)計團隊必須掌握所有機會在電路內(nèi)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際的應(yīng)用 (如具成本效益和環(huán)保性的燃料電池) 之前，設(shè)計人員必須要保證盡可能地降低產(chǎn)品功耗，而半導(dǎo)體供應(yīng)商必須不斷推出解決方案以應(yīng)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(shù)碼管顯示器，有限的存儲容量空間和小于1小時的連續(xù)通話時間；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，讓我們看看實現(xiàn)/控制數(shù)碼相機、PDA 功能、高分辨率彩色 TFT 顯示器和游戲機等設(shè)備供電的集成能力和功率管理電路，其驅(qū)動力來自功率電路的集成及空間節(jié)省封裝的功能整合。老式產(chǎn)品動輒使用數(shù)以百計的分立式元件，而現(xiàn)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(shù)目只有以前的幾分之一。

　
圖2  IntelliMAX產(chǎn)品

　　再來看一個在功率開關(guān)領(lǐng)域中推動集成度不斷提高的例子。多年來，手機和便攜式設(shè)備行業(yè)消耗了數(shù)以億計的標準 MOSFET。在這些相同的電路中，需要模擬功能來控制這些 MOSFET 并使電路節(jié)省功耗。今天，像飛兆半導(dǎo)體等公司提供的功率開關(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)品中同時提供保護、控制和功率管理模塊。長久以來，要具有這些功能都需要很多的元件。而最先進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。

　　通過這種集成，不僅可以支持高級別的功能性和相應(yīng)的功率管理，而且更因為這些先進的高功能性產(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。其中一個主要例子就是 IntelliMAX。這種電路內(nèi)部使用 7 到 8 個原本不能集成到一個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)。

　　為了滿足產(chǎn)品功能匯聚、尺寸和性能的下一步要求，重要的一點是功率半導(dǎo)體供應(yīng)商必須與功率設(shè)計人員密切合作，針對每個最終產(chǎn)品的要求明確定義各項權(quán)衡取舍，以便優(yōu)化功率解決方案。這個過程可確保實現(xiàn)產(chǎn)品最適宜的性價比，來滿足終端消費者的需求，并繼續(xù)積極地向具有挑戰(zhàn)性和靈活性發(fā)展。半導(dǎo)體供應(yīng)商如飛兆半導(dǎo)體等，必須不斷地尋求每一個機會，去推動高度集成化的便捷功率管理方案，正如最新的IntelliMAX產(chǎn)品作為功率開關(guān)在傳統(tǒng)分立器件應(yīng)用場合。