2009年,中国MOSFET市场销售额与2008年基本持平,但在一些新兴应用领域,例如LED照明领域,业界正在探讨应用MOSFET去替代传统电源器件,这将给MOSFET带来新的市场机遇。业内人士估计,中国MOSFET市场销售额的增长幅度会明显回升,增速将接近2008年的水平。
3G基站是新驱动力
●传统市场稳步增长
●3G产品应用是新亮点
MOSFET(金属-氧化物-半导体场效应晶体管)的传统市场是计算机主板、消费电子和手机等。计算机主板是目前最大的MOSFET市场,PC和笔记本主板上主要采用25V和30V的MOSFET,这是一类低电压、低电流的MOSFET产品。2010年,中国PC、笔记本市场增长将超过15%,对MOSFET的需求将有所增加。
消费电子,例如液晶电视和游戏机等产品是MOSFET的第二大应用市场。MOSFET所承担的任务包括DC/DC转换、充电、负载开关和信号开关。2010年,液晶电视市场同比将增长30%左右,而国内3G手机出货量将增长5倍,这些将给MOSFET市场提供较平稳的增长空间。
从2009年开始,3G基站已成为MOSFET增长的新驱动力。截止到2009年底,我国3大运营商3G基站部署数量均超过10万个。而在2010年,除了中国电信外,中国移动和中国联通在3G基站的建设上将与去年保持同等水平。3G基站、相关通信供电设备以及UPS都需要MOSFET,这些器件起到DC/DC转换器、射频功率放大器、负载开关等作用。但基站设备制造商对MOSFET产品的价格有苛刻要求,因此,MOSFET厂商需要提供高性价比产品。
LED路灯提出高技术要求
●LED照明催生MOSFET新应用
●少数厂商掌控关键技术
与此同时,节能灯也正在成为MOSFET的新兴应用市场,以LED为代表的半导体照明的广泛应用也成为提升MOSFET市场容量的新的驱动力。
在节能环保的主题下,我国正在逐步采用高效照明灯具来取代能耗较大的白炽灯。2010年1月12日,中国标准化研究院组织召开“研究制定中国逐步淘汰白炽灯路线图”项目启动会。预计到2011年6月,将形成一系列研究报告并提出路线图及政策建议。由于我国是世界上照明电器生产规模最大的国家,产销量位居世界第一;同时,我国也是全球主要的荧光灯和电子整流器的生产基地,这无疑将大幅提升电子整流器MOSFET的市场需求量。
LED照明的应用步伐正在加快,特别是LED路灯应用近两年更是蓬勃发展。据LED路灯主要厂商和晶光电介绍,目前,绝大部分LED路灯的供电电源都是电解电容做的,并没有采用MOSFET。但电解电容的供电电源寿命只有3年到5年,与LED路灯20年的寿命相比显得太短了,这也成为影响LED路灯应用的一个主要瓶颈。因此,业内正在探讨采用MOSFET来做LED路灯的供电电源。
目前,一些MOSFET大厂已经推出了针对LED照明应用的MOSFET产品。这些MOSFET是高电流、高电压MOSFET。中等尺寸的系统主要采用TO-220封装,大尺寸系统主要采用TO-3P封装。由于LED照明对MOSFET的技术要求较高,目前,也只有飞兆、意法半导体等企业掌握了研发这类MOSFET需要的SuperJunction(超结)技术。但随着LED路灯及其他照明应用的快速发展,预计将有更多的MOSFET供应商加入这一重要的新兴市场。
应用多种集成技术
●智能集成是功率模块必然趋势
●低压产品开始使用沟槽技术
包括MOSFET模块、二极管IGBT模块在内的功率模块正朝着“智能集成”的方向发展。准确地说,在单一封装中集成开关和IC的做法是功率模块领域不可逆转的发展趋势。消费、计算和工业领域的用户将继续选用更多的智能功率模块,而MOSFET模块将会纳入更多的控制器IC。例如,安森美半导体推出的NUS6189新器件将过压保护(OVP)电路的性能和功能、30VP沟道功率MOSFET、低饱和电压晶体管和低导通阻抗功率MOSFET集成到一个3.0mm×4.0mm×0.9mm封装之中。NUS6189设计用于保护敏感电子电路免受过压瞬态和电源故障影响。该器件经过优化,应用于使用外部交流-直流(AC-DC)适配器或车载充电器,如手机、便携式媒体播放器(PMP)和移动互联网设备(MID)。
目前,业内领先的高压MOSFET,其电压可以达到650V以上。在去年中期,市场上出现了一个全新的概念,即采用垂直电流技术和横截面电流技术相结合的MOSFET来制作新的高压MOSFET。除此之外,在高压MOSFET方面,去年以来,业内没有太多的工艺技术亮点。在低压MOSFET方面,业内出现了一些新的工艺技术和封装技术。例如,意法半导体首次在低压产品中引入了Trench(沟槽)技术,该工艺技术使MOSFET在主板、笔记本和电信市场具备更好的导通阻抗。飞兆半导体的30V功率MOSFET器件FDMS7650是首个采用Power56封装的30VMOSFET,降低了传导损耗,最大导通阻抗仅为0.99毫欧,还改善了应用的总体效率。
意法半导体功率MOSFET和整流器部门Gianfranco
关注新兴高压工业市场
意法半导体(ST)不做“低成本”的解决方案。我们在业界引入一些新技术。这些新技术改善沟道周长和导通阻抗区域,同时减少器件成本,保持器件的性能和质量。
ST在工业领域高压MOSFET市场有很高的市场占有率。在未来,工业领域、计算和电信SMPS(开关模式电源)、照明以及充电器将是ST的主要市场关注点。所有这些应用都需要较高的击穿电压(BVdss),并需要在导通电阻和成本之间进行平衡,同时还需要适应高功率应用的高端技术。航空航天和医疗应用中将要推出的MOSFET产品必须满足高质量和高可靠性要求。
具体说来,在高压方面,ST提供了650V器件。该器件采用了ST的第五代超结技术。它采用最流行封装,提供最好的导通阻抗性能,能够满足笔记本电脑开关电源适配器和电信电源、显示器和太阳能逆变器的要求。在低压方面,ST首次引入了Trench技术,该工艺技术可以为主板、笔记本和电信市场提供更复杂、导通阻抗性能更好的器件。该技术是在一个多封装解决方案中提供的DPAK,可以满足不同应用对功率的要求。
封装技术在MOSFET产品中,特别是在低压MOSFET产品中起到重要作用。在过去一些年,意法半导体引入了新的封装,例如DFN系列和创新的PolarPAK。在PolarPAK封装中,由于在封装顶部有裸露的金属,该器件可以处理两倍的电流。对于工业生产领域,意法半导体也用新的封装技术(如H2PAK)来满足市场对高电流容量的要求。
飞兆半导体技术行销部首席经理张三岭、MCCC市场行销暨应用工程总监马春奇
结合先进封装提升器件性能
功率密度的提升是MOSFET产品的一个重要的发展方向。飞兆半导体的SuperMOSMOSFET有助于推动MOSFET的技术进步。
从材料角度来看,飞兆半导体采用最新一代PowerTrench技术和PowerTrenchSyncFET技术,提高了低压功率MOSFET的功率密度。例如,飞兆半导体的30V功率MOSFET器件FDMS76xx系列具有市场上最高的单元密度。其中,FDMS7650是首个采用Power56封装的30VMOSFET,最大导通阻抗仅为0.99毫欧,不但降低了传导损耗,而且改善了总体效率。该器件以飞兆半导体开发的Power56和Power33封装的双MOSFET器件所需的一半数目,提供相同的总体导通阻抗,达到业界前所未有的全新功率密度水平。
随着以太网、刀片服务器和电信应用正在从12V电源转向48V电源,越来越多的应用需要能够优化效率的开关。FDMS86101使用飞兆PowerTrench工艺设计,实现导通电阻最小化,同时维持出色的开关性能和耐用性。相比具有相同栅极电荷的现有解决方案,这种专有工艺技术提供了业界最低的导通阻抗,能够改善传导损耗,而不必增加栅极电荷。
飞兆半导体的SupreMOSMOSFET也有助于推动MOSFET的技术进步。这些600V超结MOSFET在相同的导通阻抗下具有低栅极电荷和优良的开关性能,并且提供了低开关损耗和低导通损耗,从而提高了效率。它们具有低输入和输出电容,改善了轻负载条件下的效率。
安森美计算及消费产品部全球电源销售及市场总监郑兆雄
多种方式增加产品功率密度
近两年,MOSFET在功率密度的提高上有很大的进展。安森美半导体在探究不同方式来增加MOSFET产品的功率密度、降低成本、提升系统能效,并保障产品的可靠性和稳定性。
安森美开发了数字控制技术、新的MOSFET结构及布线,降低了封装寄生电感,开展了基础材料、芯片级及裸片凸块等技术的研究。此外,我们力求用多种方法来提升客户系统的性能,例如增加电源转换器的开关频率,让设计人员减小外部滤波元件的尺寸并降低成本。
在产品技术方面,去年安森美半导体新发布了新一代采用Trench3工艺的MOSFET产品,这些产品具有极低的导通阻抗,采用TO-220FP、DPAK和IPAK等纤小封装,适用于台式机、笔记本和上网本等众多应用,以更小的裸片面积帮助系统提升能效及提供更快的开关速度。
针对3G通信、汽车和家电等应用,安森美推出了集成电源及逆变器的180WGreenPoint高压LIPS液晶电视电源参考设计,其中采用了我们的数款低压功率MOSFET产品。这些参考设计省去了一个电源转换段,提升了系统总能效并简化了设计,符合“能源之星”等标准对电视机电源工作效率和待机能耗的最新严格要求,非常适合中国市场及至全球市场需求。此外,我们采用Trench工艺技术的MOSFET也广泛应用在计算机主板之中。
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