金融危機(jī)影響了大部分產(chǎn)品的銷(xiāo)路，但在萎靡不振的市場(chǎng)氣氛中功率器件的表現(xiàn)卻相當(dāng)搶眼。iSuppli調(diào)查研究顯示，2009年4月功率MOSFET的需求出現(xiàn)上漲，功率MOSFET的平均銷(xiāo)售價(jià)格小幅上揚(yáng)。預(yù)計(jì)到2009年中期，MOSFET的平均銷(xiāo)售價(jià)格將會(huì)趨于穩(wěn)定。但iSuppli認(rèn)為，第三季度由于需求再度上漲，功率MOSFET的供貨期將小幅延長(zhǎng)。 環(huán)保節(jié)能風(fēng)勁吹，功率市場(chǎng)飚漲 “隨著大家對(duì)環(huán)保的意識(shí)增強(qiáng)，市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品的效率要求越來(lái)越高，而MOSFET、IGBT作為電源系統(tǒng)的關(guān)鍵器件，對(duì)于效率的提高起著至關(guān)重要的作用。”英飛凌科技(中國(guó))有限公司工業(yè)及多元化電子市場(chǎng)業(yè)務(wù)部電源管理市場(chǎng)高級(jí)工程師胡鳳平預(yù)計(jì)，在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)，家電、通信、綠色照明、汽車(chē)等都會(huì)促進(jìn)功率器件的需求增長(zhǎng)。另外，隨著大家對(duì)生活質(zhì)量的要求越來(lái)越高，對(duì)便攜式產(chǎn)品如筆記本電腦、上網(wǎng)本以及家庭娛樂(lè)需求也越來(lái)越旺盛，也會(huì)對(duì)功率器件的增長(zhǎng)帶來(lái)幫助。

Eric Persson：硅功率MOSFET技術(shù)即使有輕微改善涉及成本也會(huì)很高，硅襯底GaN技術(shù)則前途看好。9S1esmc

盡管經(jīng)濟(jì)尚未全面復(fù)蘇，但新經(jīng)濟(jì)形勢(shì)下商機(jī)已悄然萌芽。恩智浦大中華區(qū)域產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理陳建宏指出，即便當(dāng)前經(jīng)濟(jì)仍低迷，受計(jì)算及游戲平臺(tái)、上網(wǎng)本銷(xiāo)售的推動(dòng)，功率市場(chǎng)仍保持相對(duì)強(qiáng)勢(shì)，而其中MOSFET用量相當(dāng)可觀。 與消費(fèi)市場(chǎng)相比，工業(yè)控制、電信行業(yè)受金融危機(jī)沖擊相對(duì)小，加上政府大筆資金投入基礎(chǔ)建設(shè)，因而需求不減反增。國(guó)際整流器公司(IR)環(huán)球應(yīng)用工程執(zhí)行總監(jiān)Eric Persson認(rèn)為，對(duì)要求更高能效的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，例如網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和電信應(yīng)用，改善能源效率已經(jīng)成為許多客戶(hù)的重要目標(biāo)。目前，IR在MOSFET方面最強(qiáng)勁的增長(zhǎng)來(lái)自采用25V或30V FET的低壓負(fù)載點(diǎn)(POL)穩(wěn)壓器，幾乎所有應(yīng)用數(shù)字處理器的領(lǐng)域都需要負(fù)載點(diǎn)穩(wěn)壓器。 另外，近年來(lái)追求節(jié)能和環(huán)保的趨勢(shì)也對(duì)功率器件市場(chǎng)的蓬勃發(fā)展推波助瀾。各種應(yīng)用設(shè)計(jì)都朝向高效能和低耗電的要求靠近。節(jié)能意識(shí)的加強(qiáng)，再配合政府的財(cái)政補(bǔ)貼政策，空調(diào)、冰箱以及洗衣機(jī)等變頻家用電器的市場(chǎng)占有率越來(lái)越高。三菱電機(jī)機(jī)電(上海)有限公司董事總經(jīng)理森敏將功率器件增長(zhǎng)的原因歸結(jié)為市場(chǎng)對(duì)節(jié)能環(huán)保的強(qiáng)烈需求，促進(jìn)了電器的變頻化。 選擇功率器件須兼顧高效、損耗及成本 新興應(yīng)用不斷出現(xiàn)，新生市場(chǎng)涌現(xiàn)出新的功率挑戰(zhàn)，導(dǎo)致功率器件的導(dǎo)通電阻、耐壓、散熱等指標(biāo)步步抬升?！安徽撌呛畏N拓樸，能源效率都是這個(gè)市場(chǎng)客戶(hù)的最大考慮?！盤(pán)ersson強(qiáng)調(diào)眼下市場(chǎng)關(guān)注的焦點(diǎn)是效率，他所接觸到客戶(hù)的目標(biāo)一般是在廣闊的功率范圍上達(dá)到超過(guò)95%的效率。 上網(wǎng)本、智能手機(jī)及無(wú)線手持設(shè)備和便攜產(chǎn)品的尺寸不斷縮小，與此同時(shí)又需要更長(zhǎng)的電池使用時(shí)間及更優(yōu)的特性(如高數(shù)據(jù)率傳輸、流視頻等)。“這表示功率半導(dǎo)體器件必須更小，同時(shí)還須提高能效?！卑采腊雽?dǎo)體MOSFET市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)總監(jiān)John Trice分析，電子產(chǎn)品將越來(lái)越需要智能功率控制，控制電子產(chǎn)品在非高峰(off-peak)使用時(shí)節(jié)省電能?！斑B續(xù)的負(fù)載監(jiān)測(cè)和控制非常重要，而MOSFET將需具備新的特性，為系統(tǒng)級(jí)功率控制器提供溫度、電流和電壓信息?！?盡管新應(yīng)用不斷涌現(xiàn)，但高頻高效的要求始終是發(fā)展趨勢(shì)。萬(wàn)代半導(dǎo)體公司市場(chǎng)部副總裁Tony Grizelj告訴本刊，通過(guò)使用高開(kāi)關(guān)頻率的功率器件，可以有效降低系統(tǒng)中的磁性元件(如電感和變壓器)的體積，也可以降低電容的容值，從而降低系統(tǒng)的尺寸，提高緊湊性，并降低整體成本。

胡鳳平：MOSFET、IGBT作為電源系統(tǒng)的關(guān)鍵器件，對(duì)于效率的提高起著至關(guān)重要的作用。9S1esmc

但提高開(kāi)關(guān)頻率是把雙刃劍，對(duì)系統(tǒng)有利有弊。開(kāi)關(guān)頻率提高的同時(shí)會(huì)引入高的開(kāi)關(guān)損耗，進(jìn)而降低系統(tǒng)的效率。“這與目前中國(guó)乃至全球節(jié)能減排的要求相對(duì)立?！盙rizelj指出，“高頻對(duì)功率元件的性能提出了更高的要求，必須通過(guò)技術(shù)和工藝的進(jìn)步，降低開(kāi)關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗，以進(jìn)一步提高系統(tǒng)的效率?！?除了需要解決高頻引入損耗問(wèn)題之外，選擇器件時(shí)還需要綜合考慮器件各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行取舍。功率器件的發(fā)展對(duì)半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)工藝提出新的挑戰(zhàn)，到目前為止將各種性能指標(biāo)同時(shí)優(yōu)化的生產(chǎn)工藝尚未出現(xiàn)，一些重要的性能指標(biāo)相互矛盾，往往難以?xún)扇?。胡鳳平以MOSFET為例解釋道，MOSFET為多子導(dǎo)電的電壓控制型器件，耐壓值、導(dǎo)通電阻(Rdson)及柵電荷(Qg)是其重要的性能指標(biāo)，然而魚(yú)和熊掌不可兼得，仍需按照應(yīng)用的不同而有所側(cè)重?！安煌瑧?yīng)用需要選用耐壓不同的器件；為降低功耗，器件需具有更小的Rdson和Qg；而為得到更快的開(kāi)關(guān)速度，則需盡可能地降低器件的Qg?！焙P平表示。 功率器件圍繞封裝做文章 功率器件是一門(mén)綜合了芯片設(shè)計(jì)、生產(chǎn)以及封裝的學(xué)問(wèn)，在功率管理領(lǐng)域，要提供領(lǐng)先的技術(shù)，必須在器件、工藝和應(yīng)用三方面擁有專(zhuān)業(yè)能力，才能夠把符合客戶(hù)功率要求的產(chǎn)品推向市場(chǎng)。飛兆半導(dǎo)體公司產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理Tomas Moreno認(rèn)為，功率管理產(chǎn)品的新功能包括多芯片模塊、提供更佳熱性能的先進(jìn)封裝，以及將這些因素與先進(jìn)硅技術(shù)的結(jié)合。例如飛兆的低壓PowerTrench MOSFET就是采用先進(jìn)的每平方英寸10億個(gè)單元的工藝技術(shù)開(kāi)發(fā)的。只要對(duì)這種技術(shù)進(jìn)行微調(diào)，獲得適當(dāng)?shù)腝g、Rdson和品質(zhì)因數(shù)(FOM)，就可為臺(tái)式和筆記本電腦中的DC-DC轉(zhuǎn)換器提供出色的性能。而把該技術(shù)擴(kuò)展到中端電壓范圍，可為100V功率MOSFET提供出眾性能。 功率器件的創(chuàng)新幾乎全部圍繞著封裝大做文章。從分立式封裝到功率模塊產(chǎn)品，從單芯片到多芯片系統(tǒng)級(jí)封裝(SIP)， 多種封裝形式涵蓋了從低功率到大功率各種應(yīng)用?？梢哉f(shuō)，封裝工藝對(duì)于功率器件而言，在一定程度上決定了功率器件的性能表現(xiàn)。胡鳳平指出，封裝工藝不僅對(duì)于功率器件至關(guān)重要，而且對(duì)于產(chǎn)品的性能、價(jià)格也有很大的影響。例如TO220封裝的MOSFET在開(kāi)關(guān)頻率非常高(例如300KHz)的情況下，就明顯不如SSO8封裝的MOSFET有優(yōu)勢(shì)，因?yàn)榍罢哂捎诜庋b因素而產(chǎn)生不少的寄生參數(shù)。 針對(duì)不同應(yīng)用，功率模塊的封裝形式不一。飛兆擁有多種功率封裝技術(shù)，即使最常見(jiàn)的分立式單芯片功率封裝也能通過(guò)采用兩個(gè)散熱器實(shí)現(xiàn)多向散熱改善性能，以更低的導(dǎo)通電阻實(shí)現(xiàn)更出色的電氣性能。 該公司另一項(xiàng)重要開(kāi)發(fā)成果為功率晶圓級(jí)芯片尺寸封裝(wafer level chip scale package, WL-CSP)，它允許所有漏、源和柵極都分布在MOSFET芯片的前端。這類(lèi)封裝的間距可能非常小(目前是0.4mm)。 Moreno特別強(qiáng)調(diào)說(shuō)：“把多芯片功率器件集成在單個(gè)封裝中，除創(chuàng)新的MOSFET/IGBT和封裝技術(shù)外，還需要適當(dāng)?shù)哪M技術(shù)?！庇捎诔叽绲南拗?，系統(tǒng)不得不使用更高的全功率開(kāi)關(guān)頻率，這樣一來(lái)，就必須采用節(jié)能技術(shù)，否則效率可能降低。 當(dāng)然，封裝工藝并非唯一決勝功率器件的絕招，IR就獨(dú)辟蹊徑掀起了GaN功率器件的革命。Persson指出硅襯底GaN技術(shù)充滿(mǎn)前途，IR在該領(lǐng)域展開(kāi)了龐大的研發(fā)計(jì)劃。 分立功率器件和集成模塊成對(duì)峙之勢(shì) 隨著設(shè)計(jì)復(fù)雜度的提升以及產(chǎn)品上市時(shí)間縮短的壓力加大，半導(dǎo)體器件集成化的風(fēng)潮同樣蔓延到功率器件市場(chǎng)。集成功率模塊市場(chǎng)正不斷蠶食著分立功率器件市場(chǎng)。 今年IR推出了SupIRBuck負(fù)載點(diǎn)穩(wěn)壓器系列的第二代產(chǎn)品。在它推出之前，市場(chǎng)上多以分開(kāi)封裝的分立控制器配合MOSFET，或采用包括電感器的全集成POL模塊。 “我們能夠把采用優(yōu)化半導(dǎo)體技術(shù)的IC，與高側(cè)及低側(cè)MSOFET集成到細(xì)小的低成本封裝里?！盤(pán)ersson強(qiáng)調(diào)IR在功率市場(chǎng)的優(yōu)勢(shì)源于在MOSFET和IC技術(shù)兩方面都有豐富的經(jīng)驗(yàn)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)。多功能第二代SupIRBuck系列配備先進(jìn)的控制IC、MOSFET和封裝整合技術(shù)，可提供4A、8A及12A輸出電流，并在整個(gè)負(fù)載范圍維持基準(zhǔn)效率。雖然新器件是為12V輸入電壓優(yōu)化，但于9.6V、5V或3.3V輸入電壓的應(yīng)用仍能達(dá)到卓越效率，實(shí)現(xiàn)了結(jié)合高能效和功率密度的靈活性。 萬(wàn)代半導(dǎo)體公司亞洲區(qū)市場(chǎng)開(kāi)發(fā)部副總裁王瑞興也肯定了集成功率模塊的優(yōu)勢(shì)，“集成功率模塊具有集成度高，功能齊全，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，但由于成本高，靈活性差，因此其應(yīng)用范圍仍然有較大的局限性，主要集中在電機(jī)拖動(dòng)，以及并網(wǎng)發(fā)電、功率補(bǔ)償?shù)入娏ο到y(tǒng)的應(yīng)用中，當(dāng)然在一些消費(fèi)類(lèi)電子，如PDP電視高壓驅(qū)動(dòng)以及LCD電視AC-DC電源中也有一定的應(yīng)用?！辈贿^(guò)，凡事皆有兩面性。分立方案靈活性強(qiáng)、成本低，仍然獲得廣泛的應(yīng)用?！霸谝恍┬袠I(yè)，如電動(dòng)自行車(chē)控制器，過(guò)去曾經(jīng)使用過(guò)的集成的驅(qū)動(dòng)方案，現(xiàn)在應(yīng)用越來(lái)越少，絕大部分公司都采用了分立的方案。”萬(wàn)代半導(dǎo)體公司亞洲區(qū)市場(chǎng)開(kāi)發(fā)部上海應(yīng)用中心經(jīng)理劉松補(bǔ)充道，“長(zhǎng)期來(lái)看，分立功率器件依然將占據(jù)主導(dǎo)地位，并和集成功率模塊并存于市場(chǎng)。” 集成和分立的對(duì)峙并不是時(shí)間的問(wèn)題，而在于確定應(yīng)用領(lǐng)域的疆界。陳建宏建議系統(tǒng)制造商根據(jù)產(chǎn)品的不同應(yīng)用需求，考慮溫升問(wèn)題、電路架構(gòu)以及價(jià)格等諸多因素。顯然，分立功率器件目前仍具有成本、散熱及彈性應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。他總結(jié)道：“集成模塊市場(chǎng)是否能快速成長(zhǎng)，未來(lái)能否主導(dǎo)市場(chǎng)，不僅取決于成本、組件體積及散熱，占領(lǐng)更多應(yīng)用更是其中的關(guān)鍵?！?正所謂物極必反，盡管功率模塊在系統(tǒng)應(yīng)用一路高歌猛進(jìn)，但隨著系統(tǒng)電源管理方面的演進(jìn)，新設(shè)計(jì)相應(yīng)會(huì)衍生出一些全新的功率器件形式。未來(lái)某些專(zhuān)用汽車(chē)應(yīng)用中將出現(xiàn)直接在子系統(tǒng)中構(gòu)建功率段，使用芯片細(xì)線或夾焊技術(shù)來(lái)封裝?！叭绻蠊β适袌?chǎng)朝這個(gè)方向發(fā)展，半導(dǎo)體供應(yīng)商將為客戶(hù)供應(yīng)‘確保合格裸片’而非功率模塊?！盩rice指出，“由于安森美與汽車(chē)及工業(yè)領(lǐng)域客戶(hù)有長(zhǎng)期的合作關(guān)系，讓我們?cè)谟行枰那闆r下，能夠朝這個(gè)方向快速發(fā)展?！?