消费需求及其对功率管理和功率半导体的深远影响

关注能集成多种功能和功率管理的封装技术

　　目前，消费者对于更小巧轻薄、更先进及功能更丰富的便携式电子产品的需求不断增长，使制造商必须不断开发更加复杂成熟的新一代技术，用新器件来满足这种需求。为了紧跟技术要求，半导体器件供应商正通过硅技术和最新一代的封装技术，发挥最大的集成功能，以应对瞬息万变的市场要求。

　　这种消费需求加快了功能的汇聚，更多精密的产品逐渐把移动电话、数码相机、音乐播放器、无线电子邮件和便携式视频游戏等功能整合到一个应用中，并逐渐成为市场的标准配备。不过，若性能、成本和尺寸大小不能满足消费者对前一代产品不断增长的需求，这个趋势将会受到制约。

　
图1 新的封装技术

　　消费者和下一代应用之间的相互作用，在半导体产品行业内推动了大量快速技术的开发，各种不同技术解决方案的推陈出新，可以实现性能、上市时间 (设计复杂性)和成本间的平衡，以加速经济的快步发展。

　　最新的高集成度多媒体 DSP/微处理器、集成式功率转换 IC、相机成像设备以及数据接口 IC，就是一系列在性能 (电池寿命、功能) 和成本间取得平衡的创新产品的例子。此外，封装技术也进行了巨大的变革，以提供能满足节省空间和更高性能需求的解决方案。

　　也许，在半导体行业中，最受这种变化影响的是功率管理领域。由于功能的增加直接增加了静态功耗，而当前的电池技术发展尚不足以满足现在的高能耗应用产品所包含的多种功能性能源需求，故设计团队必须掌握所有机会在电路内优化功率管理。

　　在下一代更高密度的便携式能源能够投入实际的应用 (如具成本效益和环保性的燃料电池) 之前，设计人员必须要保证尽可能地降低产品功耗，而半导体供应商必须不断推出解决方案以应付这种两难的局面。

　　以九十年代初的手机为例，产品使用的是 1000mA H 的镍氢 (NiMH) 电池和第一代芯片组，并且采用 7 段数码管显示器，有限的存储容量空间和小于1小时的连续通话时间；而且，这些产品的体积更比目前主流产品大三至四倍。

　　但是，让我们看看实现/控制数码相机、PDA 功能、高分辨率彩色 TFT 显示器和游戏机等设备供电的集成能力和功率管理电路，其驱动力来自功率电路的集成及空间节省封装的功能整合。老式产品动辄使用数以百计的分立式元件，而现在的产品因尺寸和成本原因需要高集成度，使用的元件数目只有以前的几分之一。

　
图2  IntelliMAX产品

　　再来看一个在功率开关领域中推动集成度不断提高的例子。多年来，手机和便携式设备行业消耗了数以亿计的标准 MOSFET。在这些相同的电路中，需要模拟功能来控制这些 MOSFET 并使电路节省功耗。今天，像飞兆半导体等公司提供的功率开关，如IntelliMAXTM 系列，便整合了标准功率 MOSFET 和集成功能，可在单一产品中同时提供保护、控制和功率管理模块。长久以来，要具有这些功能都需要很多的元件。而最先进的凸起型和模塑型封装技术更彰显了这种不断减小尺寸及提高热性能的趋势。

　　通过这种集成，不仅可以支持高级别的功能性和相应的功率管理，而且更因为这些先进的高功能性产品在尺寸、重量和厚度方面只是其前代产品的几分之一。其中一个主要例子就是 IntelliMAX。这种电路内部使用 7 到 8 个原本不能集成到一个器件中的分立式元件，使用这种intelliMAX所占用的电路板空间只有以往的几分之一，并采用比三至五年前更薄的新封装技术。

　　为了满足产品功能汇聚、尺寸和性能的下一步要求，重要的一点是功率半导体供应商必须与功率设计人员密切合作，针对每个最终产品的要求明确定义各项权衡取舍，以便优化功率解决方案。这个过程可确保实现产品最适宜的性价比，来满足终端消费者的需求，并继续积极地向具有挑战性和灵活性发展。半导体供应商如飞兆半导体等，必须不断地寻求每一个机会，去推动高度集成化的便捷功率管理方案，正如最新的IntelliMAX产品作为功率开关在传统分立器件应用场合。