技術迭有突破　電源晶片掀熱潮

所有的電子裝置皆與電力供應息息相關，也造就電源晶片市場的蓬勃發展，為鞏固既有地位，並擴大市場範疇，業者陸續祭出購併、新產品與技術等策略，其中，德州儀器(TI)宣布購併美國國家半導體(NS)，為業界投下一顆震撼彈，希冀透過兩強的結合，提升類比市場競爭力，並創造更大的市場商機。其他廠商也不甘示弱，紛紛以新產品、新材料應戰。

矽電源晶片效能難突破　半導體大廠布局GaN

以矽(Si)為材料的電源晶片轉換效率已達臨界點，效能突破空間有限，再加上節能減碳意識抬頭，遂使氮化鎵(GaN)趁勢崛起，已為英飛凌(Infineon)、國際整流器(IR)、快捷(Fairchild)等半導體大廠積極部署的技術，然GaN囿於物理特性，目前較適合開發高電壓產品，國際整流器即預計於2011年底前發表新品。

圖1　國際整流器全球業務資深副總裁Adam White(左)表示，國際整流器自2009年3月至今仍維持健康成長態勢。右為企業功率業務部多相位產品執行總監Deepak Savadatti

國際整流器全球業務資深副總裁Adam White(圖1左)表示，矽材料的電源晶片效能突破已面臨瓶頸，有鑑於此，國際整流器自2009年始投入GaN材料技術研發，未來將計畫開發高階、高轉換效率電源轉換器整合方案。先前，該公司採用GaN開發的低電壓產品已問世，不過，他也透露，GaN材料受限於物理特性，現階段較利於開發高電壓電源產品，國際整流器將於2011年底前推出GaN高電壓電源產品。

GaN前景可期，吸引群雄競逐，英飛凌主導及德國聯邦教育與研究部(BMBF)資助下成立的NEULAND研究計畫，即針對矽基板GaN與碳化矽(SiC)開發出適用於太陽能及其他綠色能源、個人電腦(PC)、網通、無線通訊、顯示器等應用領域的節能、低成本、簡易使用及高可靠度功率半導體。White不諱言，現今，相較於傳統矽材料的電源晶片，GaN價格仍偏高，因此估計未來數年內矽材料電源晶片仍是市場主流，惟技術更臻成熟後，GaN將會是大勢所趨。

2011年初，國際整流器宣布達成最後協議，以7,500萬美元現金收購CHiL，強化該公司在數位電源管理平台的能量，未來將提供客戶群從電源管理、脈衝寬度調變(PWM)控制器、場效電晶體(FET)驅動器及FET一站購足的服務。另外，日前國際整流器發表整合式PowIRstage產品系列的首款產品，擁有小體積、簡化直流對直流(DC-DC)轉換器的設計，鎖定高效能伺服器、儲存和通訊系統。新產品整合高效能同步降壓柵極驅動器、蕭特基二極體、低通態電阻、柵電荷的最新一代控制及同步金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)，採用高密度的PQFN封裝，體積僅達6毫米×6毫米×0.9毫米。

降低充電器功耗　快捷推混合PWM控制器

蘋果(Apple)iPhone充電器訴求精巧化引領風潮，將帶動高整合度、高工作頻率的脈衝寬度調變控制器方案的需求，以實現微型化充電器的目標。然提高工作頻率卻易導致耗電量大增的弊病，快捷(Fairchild)現已推出混合PWM控制器，有助於降低充電器耗電量與待機能耗。

圖2　快捷產品經理傅慶文表示，待機功耗與安全為PWM控制器設計側重的兩大重點。

快捷產品經理傅慶文(圖2)表示，手機市場兵家必爭，蘋果iPhone從手機至充電器皆精心設計，尤其充電器力求輕巧化，遂使高整合度電源、提高PWM控制器工作頻率方案大行其道，然為改善調高工作頻率卻產生更大能源消耗量的缺陷，快捷已藉由mWSaver技術開發出初級端調節(PSR)/固態繼電器(SSR)PWM控制器FAN302HL。

手機充電器通常整天都插在插座上，然一天之中卻有大多數時間不在使用，但仍會消耗電能，傅慶文指出，根據統計，40～50%手機充電完後不會拔除插頭，現階段手機品牌商已將待機耗電量最低規範於30毫瓦以下，因此降低待機耗電量已為半導體業者開發PWM控制器的首要課題，PWM控制器必須低於10毫瓦方可達成。

過去4年，手機充電器市場成長快速，對於更低的待機耗電量需求更加殷切，傅慶文提到，快捷開發的FAN302HL功率範圍在5～15瓦，除了手機、智慧型手機外，平板裝置亦為該元件鎖定的目標應用。

不僅降低耗電量，過壓保護(OVP)電路亦為PWM控制器設計不可或缺的環節，可避免充電器爆炸與溫度飆高的風險。傅慶文談到，快捷已將OVP功能內建在PWM控制器內，因此可節省二次側OVP電路元件，如光耦合器(Photo Coupler)、TL431、BJT、電容、電阻等，估計可縮減20%元件使用量。

鎖定三大市場　新英飛凌再出發

歷經金融風暴的洗禮，英飛凌成功轉型，鎖定能源效率、汽車與安全為三大發展新方向，其中電源領域即為其重要的市場耕耘重點，以期透過過去深耕的領域與建立的市場地位，持續擴大現有市場規模。

圖3　英飛凌區域總裁暨執行董事張仰學表示，在安全方面，該公司提供較高層級的安全加密技術。

英飛凌區域總裁暨執行董事張仰學(Andrew Chong)(圖3)表示，未來發展的三大新方向又可細分為汽車、工業與多重市場，以及晶片卡與安全等方面，在這些領域中，英飛凌的核心技術包括類比/混合訊號、電源、嵌入式控制與晶片製造能力。更何況，根據2010年的統計資料顯示，英飛凌在汽車前裝電子、電源與晶片卡中的市占率分別為9%、11%與27%，皆位居龍頭地位，相信未來英飛凌能以擁有的核心技術與更佳的市場策略，持續在這些主要市場取得更大的市占。

有關市場需求的改變，張仰學指出，現在技術與市場必須相互連結，亦即專為某個市場設計開發的產品或技術，皆須進一步結合，另外，再根據客戶不同的需求，推出符合其要求的產品，才能創造最大的市場。

舉例而言，該公司日前於中國北京經濟技術開發區內，成立英飛凌集成電路(北京)有限公司，新公司不僅具備市場行銷、研發應用及行政中心等部門，亦包括一座絕緣閘雙極電晶體(IGBT)堆疊器製造廠及車用電子解決方案技術中心。張仰學強調，但事實上，IGBT在其他非車用領域中也有發展的空間，因此新公司除了計畫與中國大陸當地模組廠商更進一步合作，並更貼近中國大陸市場需求外，所生產的IGBT產品也可用於能源效率等市場。

針對新興能源與電源市場的耕耘，張仰學表示，英飛凌瞄準層級更高的電源產品，如電源管理、IGBT、MOSFET、高壓電源元件等，因此德州儀器購併美國國家半導體的事件將不致影響英飛凌現有的市場，原因在於，德州儀器與美國國家半導體雖專注於類比訊號的技術，但與英飛凌重疊的部分不多，再加上英飛凌的技術能力相當獨特，預期上述兩公司的結合將不構成影響。