電源管理

迎合低成本/高效能需求 高整合度MOSFET應運而生

2010-08-13
在可攜式終端產品強調省能與降低成本下,電源管理晶片重要性益發突顯,為符合低成本要求,可提高電源轉換效率的整合IC已成為大勢所趨,而此風也吹到MOSFET元件,整合兩顆MOSFET的架構,且更加提升效率的產品已問世,預期將讓MOSFET市場競爭更加白熱化。
在各種應用領域中,包括消費性電子、個人電腦(PC)、通訊產品與伺服器等,都需要電源管理晶片,才能有效用電並發揮效能,而現今環保意識抬頭,電源晶片的效率已成為最大的考量,另外,成本也是設計師考慮的重點。而為進一步節省成本,同時保有高電源轉換效率,金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)的整合度已逐漸受到重視。有鑑於此,德州儀器(TI)也推出新的整合兩顆MOSFET封裝架構,大舉進入市場,而既有廠商快捷(Fairchild),也以高整合度、高效能與薄型化產品備戰。  

新設計架構提升功率密度  

圖1 德州儀器電源產品亞洲區市場開發協理羅偉表示,新一代可在25安培電流下實現超過90%高效率的MOSFET,且體積僅為同類競爭產品的50%。
為提高高電壓MOSFET功率與效能,德州儀器新推出的CSD86350Q5D Power Block透過先進的封裝技術,整合兩個非對稱的NexFET功率MOSFET,此新架構可為伺服器、桌上型電腦與筆記型電腦、基地台、交換器、路由器及高電流負載點(POL)轉換器等低電壓同步降壓半橋應用實現高效能。德州儀器電源產品亞洲區市場開發協理羅偉(圖1)表示,該公司自2009年2月購併CICLON後,即取得進入MOSFET市場的門票,有鑑於原始設計製造商(ODM)對於整合型MOSFET的需求高漲,遂推出新的堆疊設計架構MOSFET搶攻市場。  

在MOSFET市場中,已存在既有的電源IC大廠,包括瑞薩(Renesas)、英飛凌(Infineon)、快捷、Intersil、意法半導體(STMicroelectronics)、Maxim等,羅偉指出,30伏特(V)高電壓、高功率MOSFET市場平均1年規模可達20~30億美元,而德州儀器市占率雖不足2%,但已相當可觀,且在現階段缺貨相當嚴重的情況下,身為新進廠商的好處是,沒有大量供貨的壓力,加上德州儀器本身有12吋晶圓廠可投入生產,又與聯電有代工協議,雙管齊下,反而可以目前業界10~13週的最短時間,交貨予客戶,相較其他電源IC廠商10~30週的交貨期,也為德州儀器帶來更多市場商機。  

羅偉並強調,兩顆MOSFET整合新堆疊架構,除了提升MOSFET功率密度外,還能以高達1.5MHz的開關頻率生成高達40安培(A)的電流,可有效降低解決方案尺寸與成本。此外,德州儀器並進一步優化MOSFET接腳布局與接地導線架(Grounded Lead Frame),可縮短產品開發時間,改善整體電路效能,而NexFET Power Block還能以低成本實現與氮化鎵(GaN)等其他半導體技術相當的效能。他並表示,未來不排除推出整合四顆MOSFET的產品,德州儀器已具備相關技術,但最重要的是須克服產品運作過程中所產生的熱能問題。  

新兵搶攻市場 老將嚴陣以待  

圖2 右起為快捷亞太區市場行銷暨應用工程副總裁藍建銅、亞太區銷售及市場推廣高級副總裁朱兆亮、台灣區總經理鄒仕宇
面對德州儀器進軍MOSFET市場,耕耘MOSFET研發50多年歷史的快捷態度相當從容,該公司亞太區市場行銷暨應用工程副總裁藍建銅(圖2右)表示,快捷先前針對電腦市場推出的30伏特N通道PowerTrench MOSFET產品整合度即相當高,共整合二十顆周邊元件,除大幅降低成本外,也可讓設計工程師導入設計時更簡易,而PowerTrench MOSFET採用的製程也可使導通電阻降到最低,並使低閘極電荷提供較佳的切換效能。  

快捷亞太區銷售及市場推廣高級副總裁朱兆亮(圖2中)補充,事實上,該公司自行研發的封裝技術已可整合兩顆MOSFET,尺寸為5毫米×6毫米(mm),更何況,除了高整合度外,薄型化更為目前市場需求的重點,而快捷也推出厚度僅10毫米的產品因應,種種優勢讓PowerTrench MOSFET產品領先其他競爭對手至少一至兩代產品的距離,再加上較佳的抗電磁干擾(EMI)能力等特色,因此面對其他競爭對手進軍市場,快捷半導體的整合與封裝技術,將為其維持市場領先地位的核心競爭力。  

此外,針對目前缺料嚴重,導致交貨時間拉長的問題,朱兆亮表示,現階段每一家廠商都明顯感受到供貨吃緊,但快捷不會因此大舉擴張產能,而是會視目前該公司最重視與最有市場前景的應用領域,增加產能。

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