分立功率半导体器件正在经历迅猛的市场扩张。iSupply报告认为2004~2009年功率半导体的市场年均符合增长率将会超过整体半导体市场。而目前在前三大功率半导体供应商的业务当中,分立器件占据了绝对优势。
2004年可谓是全球各大功率半导体供应商的丰收年,相比前一年,该市场劲增20%,达到创记录的112亿美元。市场调研公司IMS Research的报告认为,未来六年内功率半导体市场还将继续增长,年均复合增长率8.3%。IMS表示,2004年功率半导体市场销售额的增幅主要来自分立功率晶体管。这令业界对分立功率半导体的未来充满信心。
“由于终端应用的产品和功能如手机、数字消费电子愈趋复杂,它们要求的电源能效也由一般的65%提升至85%至90%,这对全球的分立功率半导体带来增长的潜质,特别是中国的市场。”安森美半导体亚太区市场营销副总裁麦满权表示,“我们预期整体的分立功率半导体将会有一位数的增长。”飞兆半导体公司亚太区总裁郭裕亮也对分立功率器件的未来看好,他指出:“分立功率器件在中国及全球的前景继续向好。随着中国市场OEM厂商的角色向着ODM转移,市场的需求确实存在。”
与功率模块以及集成的功率管理器件相比,分立器件比较适合小功率产品的应用。这是因为在纹波和EMC等问题上风险较小,而总占用面积也处在用户可以接受的范围内。泰科电子电源系统产品经理王大庆表示,一般说来,3~5W、1A左右是分立与集成方案的临界点,低于这个范围的通常都选择了分立器件方案。他指出,在数十到数百毫安电流的场合,分立器件的市场正在稳步上升。
IR公司中国区总经理邢安飞也表示,虽然集成化是功率器件发展的重要趋势之一,但是另一方面,市场对分立器件仍然有着旺盛的需求。他说:“在数字技术中,集成电路发展已非常成熟。但功率器件有比较大的电流发热、EMI等问题,要实现功率器件的集成,涉及的问题更加复杂。”
王大庆认为:“消费类电子是今后分立功率半导体器件市场需求不断增长的一个主要动力。”他表示,“由于在消费类电子领域手机应用(1W以下)对分立器件的需求已经相当大,因此今后1W~5W左右的工控产品以及较大的家电设备主芯片(其电流已经由之前的数百毫安上升到1 A)将成为分立器件市场增长的主要驱动力。”
便携式应用:封装革命缩小尺寸
刑安飞指出,对于便携产品来说,缩小器件尺寸是当下的一个重要目标。这得到了郭裕亮的进一步证实。“分立功率元件的发展趋势是尺寸更小但功率更高。”郭裕亮表示,“这在手机等便携式应用中已经得到证实。虽然手机应用已经出现对双芯片的需求,但该技术仍然在发展之中。而即便已经取得某些进展,也会面对功能不断增加的需求。而由于进行完全的重新设计并不时时可行,因此需要增加分立元件来满足要求。”
IR的无引线的DirectFET、FlipFET和FlipKY技术和产品号称是目前业界针对该类问题的最佳电源管理方案。其中FlipFET在全球首次把BGA结构引入功率器件,它巧妙地把源极和漏极都做在同一个表面上,器件的引线焊点就不再像SOIC或PLCC那样分布在外壳的两侧或四边,而是在器件的下侧排列成一片阵列式的焊球结构。这样不仅解决了电热性能问题,同时器件所占面积也大大降低。
IR不久前还推出了四款采用FlipKY技术的新型肖特基二极管,将其应用定位在移动电话、智能电话、MP3播放器、PDA和微型硬盘驱动器。由于采用了芯片尺寸封装,30V的IR0530CSP和40V的IR05H40CPS同业界标准的SOD-123封装肖特基二极管相比,所占空间减少了80%,而工作温度却低了40%。
“刑安飞表示:“FlipFET和FlipKy针对的重点市场便是手持电子产品。”作为分立功率器件的头家供应商,飞兆半导体在便携式领域的业绩也有目共睹。据郭裕亮介绍,该公司在便携式产品领域的策略是通过使用BGA、FLMP 和MicroPak等先进封装,来提供业界最小的每单位面积RDS(ON),并将占用的电路板空间减至最少,同时实现最高的系统功效。
便携式设备对ESD保护也提出了越来越高的要求,针对该市场,安森美推出了其采用超微封装 SOD723的EDS保护二极管。据悉,这款ESD保护器件占位面积仅为1.0 x 1.0mm2,高度最大为 0.55mm,堪称业界之冠。它提供3.3 V、5.0 V 和12 V三种电压,电容60pF,适用于无线应用(如手机、PDA手机),消费电子(如数字相机、DV摄录影机、PDA、MP3)以及一般通用低压或低功率应用。ESD保护等级符合IEC61000-4-2。
安森美用于便携式设备的最新产品还包括全新系列的微型低饱和电压双极结晶体管(BJT),采用表面贴装形式。除了低饱和电压特性之外,它还具有高电流增益能力的特性。麦满权表示,此款小封装高性价比的BJT所提供的低饱和电压性能与较昂贵的分立解决方案的 RDS(on)性能相当,因此能够大大降低应用电路成本。