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品的需求正日益增長,使制造商必須不斷開發(fā)更加復雜成熟的新一代技術。為了緊跟技術要求,半導體器件供應商正通過硅技術和最新一代的封裝技術來發(fā)揮器件最大的集成功能,以應對瞬息萬變的市場要求。
這種消費需求加快了功能的匯聚,更多精密的產品把移動電話、數碼相機、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起,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品不斷增長的需求,這個趨勢將會受到制約。
消費者和下一代應用之間的相互作用,推動了半導體產品行業(yè)內大量快速技術的開發(fā),各種不同技術解決方案的推陳出新,可以實現(xiàn)性能、上市時間(設計復雜性)和成本間的平衡,以加速經濟的快步發(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)新產品。此外,封裝技術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。
圖1 采用新型封裝的功率半導體器件
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,而當前的電池技術發(fā)展尚不足以滿足現(xiàn)在的高能耗應用產品所包含的多種功能性能源需求,故設計團隊必須掌握電路內優(yōu)化功率管理的所有機會。
在下一代更高密度的便攜式能源能夠投入實際應用(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品功耗,而半導體供應商必須不斷推出解決解決方案以應付這種兩難的局面。
以20世紀90年代初的手機為例,產品使用的是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,這些產品的體積更比目前主流產品大3~4倍。
但是,讓我們看看實現(xiàn)/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功率管理電路,其驅動力來自功率電路的集成及節(jié)省空間的封裝的整合。老式產品動輒使用數以百計的分立式元件,而現(xiàn)在的產品使用的元件數目只有以前的幾分之一。
再來看一個在功率開關領域中推動集成度不斷提高的例子。多年來,手機和便攜式設備行業(yè)消耗了數以億計的標準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,像飛兆半導體等公司提供的功率開關,如IntelliMAXTM系列,便整合了標準功率MOSFET和集成功能,可在單一產品中同時提供保護、控制和功率管理模塊。而最先進的凸起型和模塑型封裝技術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產品
通過這種集成,不僅可以支持高級別的功能和相應的功率管理,而且更使它們在尺寸、重量和厚度方面只是前代產品的幾分之一。其中一個主要例子就是IntelliMAX。這種電路內部使用7~8個原本不能集成到一個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。
半導體供應商如飛兆半導體等,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產品作為功率開關在傳統(tǒng)分立器件場合的應用。