消費(fèi)需求及其對功率管理和功率半導(dǎo)體的深遠(yuǎn)影響

目前，消費(fèi)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)品的需求正日益增長，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)。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)來發(fā)揮器件最大的集成功能，以應(yīng)對瞬息萬變的市場要求。

這種消費(fèi)需求加快了功能的匯聚，更多精密的產(chǎn)品把移動電話、數(shù)碼相機(jī)、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起，并逐漸成為市場的標(biāo)準(zhǔn)配備。不過，若性能、成本和尺寸大小不能滿足消費(fèi)者對前一代產(chǎn)品不斷增長的需求，這個(gè)趨勢將會受到制約。

消費(fèi)者和下一代應(yīng)用之間的相互作用，推動了半導(dǎo)體產(chǎn)品行業(yè)內(nèi)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(shí)現(xiàn)性能、上市時(shí)間(設(shè)計(jì)復(fù)雜性)和成本間的平衡，以加速經(jīng)濟(jì)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(jī)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。此外，封裝技術(shù)也進(jìn)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。

圖1 采用新型封裝的功率半導(dǎo)體器件

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(dāng)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(jì)團(tuán)隊(duì)必須掌握電路內(nèi)優(yōu)化功率管理的所有機(jī)會。

在下一代更高密度的便攜式能源能夠投入實(shí)際應(yīng)用(如具成本效益和環(huán)保性的燃料電池)之前，設(shè)計(jì)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解決方案以應(yīng)付這種兩難的局面。

以20世紀(jì)90年代初的手機(jī)為例，產(chǎn)品使用的是1000mAh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(shí)的連續(xù)通話時(shí)間。而且，這些產(chǎn)品的體積更比目前主流產(chǎn)品大3～4倍。

但是，讓我們看看實(shí)現(xiàn)/控制數(shù)碼相機(jī)、PDA功能、高分辨率彩色TFT顯示器和游戲機(jī)等設(shè)備供電的功率管理電路，其驅(qū)動力來自功率電路的集成及節(jié)省空間的封裝的整合。老式產(chǎn)品動輒使用數(shù)以百計(jì)的分立式元件，而現(xiàn)在的產(chǎn)品使用的元件數(shù)目只有以前的幾分之一。

再來看一個(gè)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(jī)和便攜式設(shè)備行業(yè)消耗了數(shù)以億計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)功率MOSFET和集成功能，可在單一產(chǎn)品中同時(shí)提供保護(hù)、控制和功率管理模塊。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。

圖2 集成了功率管理解決方案的IntelliMAX產(chǎn)品

通過這種集成，不僅可以支持高級別的功能和相應(yīng)的功率管理，而且更使它們在尺寸、重量和厚度方面只是前代產(chǎn)品的幾分之一。其中一個(gè)主要例子就是IntelliMAX。這種電路內(nèi)部使用7～8個(gè)原本不能集成到一個(gè)器件中的分立式元件，使其所占用的電路板空間只有以往的幾分之一，并采用比3～5年前更薄的新封裝技術(shù)。

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(gè)機(jī)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)分立器件場合的應(yīng)用。