根據(jù)IHS iSuppli最近一次的調查顯示，繼2011年第四季度的慘跌之后，電源半導體市場在2012年初有所回轉，并在第二季度終于走上明顯增長之路，從目前的情況來看，第一季度該類產品的市場營收達到75億美元，第二季度則繼續(xù)增長6.7%，達到80億美元；預計2012年電源管理半導體市場的總體營收將達328億美元，較去年的319億美元小增2.8%。分析指出，電源管理半導體市場的回暖主要受惠于消費電子與工業(yè)領域的擴張與推動，其中，功率MOSFET是這些市場中增長量較大的產品線之一。

 

 

全球電源管理半導體市場營收統(tǒng)計（單位：十億美元）

 

而從部分功率器件廠商對今年一、二季度的統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，功率MOSFET的業(yè)務收入從第一季度開始強力反彈，該增長主要受用戶庫存補充的驅動，且值得注意的是，目前MOSFET的增長速度要比預期的消費電子和計算終端市場的反彈幅度還要強烈，預計市場對利用新型低壓和中壓溝槽技術設計的MOSFET產品的需求量仍將處于較為強勁的增長階段。

 

MOSFET是現(xiàn)今大功率組件的主流元器件之一，也是分立器件和智能功率集成電路(SPIC)中的重要組成部分，被廣泛應用于電源管理、平板顯示、開關電源、汽車電子和電機驅動等行業(yè)市場中。特別是伴隨著近幾年來以iPad及iPhone為代表的智能型產品的大量興起，低電壓MOSFET市場的增長成為了目前業(yè)界的一個主要發(fā)展趨勢，在電池供電便攜式產品、汽車電子、LED照明/顯示屏等應用領域中，低電壓MOSFET的應用日益受到人們的關注，技術導向趨向精密且高效能的產品類型。

提升器件的整體效能

便攜式產品的電源設計要面對的最大問題，就是如何保證為高性能的CPU提供足夠大的電流，與此同時，這些電池供電便攜式電子設備正朝著輕量化、小型化，以及DC/DC電源模塊越來越多的方向發(fā)展。因應這些需求變化，在常規(guī)的電性能指標以外，對于功率MOSFET來講，也要求其要有更高的功率密度和轉換效率，使設備能夠在較長的平均無故障工作時間里表現(xiàn)出最佳的性能可靠性。為此，低導通電阻（RDS(ON)）、高速切換、高效能、高功率是目前階段眾多廠商在開發(fā)功率MOSFET器件時的主要思路。

 

 

飛兆半導體(Fairchild)高級產品線經(jīng)理 Tomas Moreno

 

飛兆半導體(Fairchild)是全球MOSFET器件的重要供應廠商，該公司高級產品線經(jīng)理Tomas Moreno介紹道：“飛兆半導體的20-250V PowerTrench® MOSFET采用屏蔽柵MOSFET技術，且針對SMPS設計進行了優(yōu)化。這些器件是結合小柵極電荷(QG)、小反向恢復電荷(Qrr)以及軟反向恢復體二極管的優(yōu)化功率開關，可以實現(xiàn)服務器/電信/計算應用AC/DC電源中同步整流的快速開關。它們還具有更小的開關噪聲和振鈴，有助于降低EMI，在其物理尺寸下達到出色的散熱性能，這些特性在手機和其它便攜式應用的DC/DC設計中尤為重要，亦非常適合線性模式應用。”以飛兆半導體的一款25V MOSFET器件為例，其采用3mm x 3mm MLP封裝，具有業(yè)界最低的RDS(ON)，可提供優(yōu)質的效率和結溫性能。該器件在10VGS下的RDS(ON)為1.6mΩ(在4.5VGS下則為2.3mΩ)，與具有相同外形尺寸的替代解決方案相比，其傳導損耗降低了50%，為設計人員提供了較高的功率密度(每平方厘米線路板提供的安培數(shù))。

 

 

國際整流器公司(IR)產品市場工程師George Feng

 

國際整流器公司(IR)產品市場工程師George Feng表示：“降低導通電阻可以降低導通損耗和提高熱效率(還有助于改善功率密度)，因此對于很多應用而言，這是首要任務，大電流設計尤為如此。IR一直在開發(fā)新型MOSFET器件，以降低RDS(on)和減少柵極電荷來降低總品質因數(shù)R*Q，進而提高系統(tǒng)效率，這對于太陽能逆變器系統(tǒng)所用的開關電源拓撲而言非常重要。通過整合最新的器件和封裝級創(chuàng)新，IR新一代MOSFET可以滿足設計者對提升性能、提高效率和削減成本的總體需求。”

 

另一方面，除了電路設計之外，影響功率MOSFET導通電阻的因素還有很多，從設計到生產中的各個環(huán)節(jié)都有可能令此項參數(shù)的數(shù)值升高，而器件的生產工藝就是時常被人們所忽視的一個重要環(huán)節(jié)。作為一家大型集成制造設備供應商 (Integrated Manufacturing Devices，IDM)的臺灣友順科技股份有限公司(UTC)，擁有自己的功率MOSFET設計團隊、生產線和封裝公司。該公司運籌中心特別助理林添進從多個面向分析道：“MOSFET性能的優(yōu)異性及競爭力還取決于工藝技術的配合上，UTC自主研發(fā)的芯片工藝技術的線寬能力達到0.35um，不僅能在成本上有競爭力，而且成熟的芯片減薄技術也對減小導通電阻起到很大的作用；在封裝工藝方面，導線架和導線結合產生的電阻會造成MOSFET的導通電阻增大，對此，UTC的封裝廠開發(fā)出了自有的導線架，從材料及結構上減少了此類問題對導通電阻的影響，從而實現(xiàn)最低的導通電阻，并提高了系統(tǒng)的整體效率。”

超微薄封裝尺寸設計

總體來看，2012年第一、二季度功率MOSFET器件的市場供貨情況良好，隨著今年美國、臺灣市場經(jīng)濟的部分恢復，對MOSFET的需求較旺，工廠產能比較充足，雖然原材料不斷高漲，封裝費用急升調整，但產品的整體價格和交貨期仍保持相對穩(wěn)定。也有部分廠商反映，2012年開春以來，客戶訂單急劇增加，特別是對于DFN/SOT-723/SOT-89/SOT-223封裝型式的產品需求強烈，這些規(guī)格的產品主要被應用在市場上新一代超薄型手持便攜式設備（平板電腦、手機、NB等等）的負載開關或電壓轉換電路中。隨著電池供電便攜式產品越來越強調其輕薄、易于攜帶的設計理念，各種精密封裝的功率MOSFET器件成為了市場的主流。

 

George Feng指出：“MOSFET目前主要的技術趨勢是通過基本的半導體工藝和封裝技術的進步，來實現(xiàn)產品的性能和成本優(yōu)勢。生產工藝和封裝技術在滿足提高功率密度的要求方面都發(fā)揮了重要的作用，其中包括：在相同的封裝尺寸內處理更大電流的能力，或是在較小的封裝尺寸內處理相同電流的能力等，這些對于節(jié)省電路空間和產品成本來說都具有舉足輕重的意義。”

 

 

閘能科技股份有限公司總經(jīng)理廖思翰

 

閘能科技 ( Alfa-MOS ) 股份有限公司總經(jīng)理廖思翰也表示：“閘能科技專精于Trench Power MOSFET，采用業(yè)界高密度細胞制程方式進行MOSFET設計，細胞密度可達450M/mm2–380M/mm2，同時利用小型封裝技術(如：SOT-723/ DFN2X2/DFN2X3 ……)，可有效降低整體導通電阻并大幅縮減組件體積，有助于系統(tǒng)設計人員縮減系統(tǒng)設計所需的面積，大幅減輕產品成本，進而為便攜式產品提供精密、靈巧且更有效益的解決方案。”據(jù)悉，目前閘能科技針對隨身電源和鋰電池市場，加大力度開發(fā)精密、高效能、DFN封裝方式的MOSFET產品；此外，應用于LED照明系統(tǒng)的60-100V、DFN/SOT-89/SOT-223精密封裝的功率MOSFET也是閘能科技另一條重要的產品開發(fā)線。

 

此外，據(jù)了解，國內廣州成啟半導體(HOMSEMI)在中低壓MOSFET產品中運用更大尺寸的8英寸晶圓，并導入更微細(0.18um)加工技術及Trench技術，在提升整體效能的同時，實現(xiàn)了更低單位的制造成本，以及更小體積、但效率更佳的封裝形式。

新興市場期待定制化方案

在目前功率MOSFET的應用市場上，另一個較為明顯的現(xiàn)象是新興市場的成長同樣不可小覷。按照國家“十二五”規(guī)劃，提升高端裝備制造業(yè)的自動化水平，以及對綠色、環(huán)保能源的進一步開發(fā)，是新時期七大戰(zhàn)略新興產業(yè)之一，在這一趨勢下，功率MOSFET在電動汽車、太陽能逆變器、LED照明和精密電機驅動器等應用市場中表現(xiàn)得相當活躍，并且這些市場要求器件廠商能夠根據(jù)不同的應用需求，提供多種定制化的解決方案。

 

對此，林添進表示：“例如在汽車電子控制系統(tǒng)中，很多負載是無法以微控制器或低電壓接口器件來直接驅動的，而不同部分就需要采用不同擊穿電壓的功率MOSFET。例如，電機控制橋接裝置采用30V和40V擊穿電壓的產品，而MOSFET在必須控制負載突卸、突升啟動的情況下，采用60V產品來驅動負載是比較適宜的；而當電源系統(tǒng)標準轉換到42V時，就應該選擇75V到100V的功率MOSFET；在高輔助電壓的裝置上，則應該要使用150V的產品；另外400V以上的產品則適用于發(fā)動機/啟動器等一體化模組，或高亮度放電HID前照燈的控制電路中，UTC致力于為客戶提供全方面系列化的產品解決方案。”

 

George Feng則以太陽能應用為例，介紹道：“當太陽能微型逆變器系統(tǒng)安裝在太陽能電池板上或者后面時，它們通常會暴露在環(huán)境之中，因此也必須要能夠經(jīng)受得住環(huán)境的考驗(如熱量、濕度和灰塵等)。針對這一特殊需求，一方面IR通過提供質量優(yōu)秀且可靠性高的工業(yè)級元件，以保證較長的平均無故障時間(MTBF)；另一方面，在熱管理這一重點考量因素上，IR利用業(yè)內領先的散熱封裝技術(如DirectFET®)，讓微型逆變器能夠將傳遞到外部的熱量最大化。此外，IR還采用GaN技術令晶體管實現(xiàn)了業(yè)內領先的品質因數(shù)，進一步提高了包括太陽能逆變器在內的應用效率。”

 

而為了更好地響應客戶需求，目前飛兆半導體從產品、技術和實施等層面建立起了較為完整地客戶服務體系。Tomas Moreno說道：“飛兆半導體具備提供定制功率傳輸解決方案的能力，以期滿足特定的應用和用戶需求。在產品層面，我們綜合和匹配出色的MOSFET、控制器和PWM驅動器IP，以及先進的處理和封裝能力，可以提供最優(yōu)的元件選擇；在技術支持層面，我們提供協(xié)作工程技術服務、區(qū)域設計中心、FAE和在線技術支持等；在實施層面，客戶可以指定各種預測、交付以及存貨計劃，飛兆半導體均能夠提供多種定制解決方案，幫助客戶取得成功。”

 

展望未來，“大電流、小體積”依然是功率MOSFET發(fā)展的重要趨勢，以滿足系統(tǒng)高效能、輕量化、小型化、高可靠度及低成本的要求。器件廠商將著重提升MOSFET的開關速度、耐沖擊性及耐壓性，降低內部阻抗，并且能夠針對客戶需求提供多種定制化的解決方案。