金融危機影響了大部分產(chǎn)品的銷路，但在萎靡不振的市場氣氛中功率器件的表現(xiàn)卻相當搶眼。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的平均銷售價格小幅上揚。預計到2009年中期，MOSFET的平均銷售價格將會趨于穩(wěn)定。但iSuppli認為，第三季度由于需求再度上漲，功率MOSFET的供貨期將小幅延長。 環(huán)保節(jié)能風勁吹，功率市場飚漲 “隨著大家對環(huán)保的意識增強，市場對產(chǎn)品的效率要求越來越高，而MOSFET、IGBT作為電源系統(tǒng)的關(guān)鍵器件，對于效率的提高起著至關(guān)重要的作用。”英飛凌科技(中國)有限公司工業(yè)及多元化電子市場業(yè)務部電源管理市場高級工程師胡鳳平預計，在未來一段時間內(nèi)，家電、通信、綠色照明、汽車等都會促進功率器件的需求增長。另外，隨著大家對生活質(zhì)量的要求越來越高，對便攜式產(chǎn)品如筆記本電腦、上網(wǎng)本以及家庭娛樂需求也越來越旺盛，也會對功率器件的增長帶來幫助。

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

盡管經(jīng)濟尚未全面復蘇，但新經(jīng)濟形勢下商機已悄然萌芽。恩智浦大中華區(qū)域產(chǎn)品營銷經(jīng)理陳建宏指出，即便當前經(jīng)濟仍低迷，受計算及游戲平臺、上網(wǎng)本銷售的推動，功率市場仍保持相對強勢，而其中MOSFET用量相當可觀。 與消費市場相比，工業(yè)控制、電信行業(yè)受金融危機沖擊相對小，加上政府大筆資金投入基礎建設，因而需求不減反增。國際整流器公司(IR)環(huán)球應用工程執(zhí)行總監(jiān)Eric Persson認為，對要求更高能效的應用來說，例如網(wǎng)絡服務器和電信應用，改善能源效率已經(jīng)成為許多客戶的重要目標。目前，IR在MOSFET方面最強勁的增長來自采用25V或30V FET的低壓負載點(POL)穩(wěn)壓器，幾乎所有應用數(shù)字處理器的領域都需要負載點穩(wěn)壓器。 另外，近年來追求節(jié)能和環(huán)保的趨勢也對功率器件市場的蓬勃發(fā)展推波助瀾。各種應用設計都朝向高效能和低耗電的要求靠近。節(jié)能意識的加強，再配合政府的財政補貼政策，空調(diào)、冰箱以及洗衣機等變頻家用電器的市場占有率越來越高。三菱電機機電(上海)有限公司董事總經(jīng)理森敏將功率器件增長的原因歸結(jié)為市場對節(jié)能環(huán)保的強烈需求，促進了電器的變頻化。 選擇功率器件須兼顧高效、損耗及成本 新興應用不斷出現(xiàn)，新生市場涌現(xiàn)出新的功率挑戰(zhàn)，導致功率器件的導通電阻、耐壓、散熱等指標步步抬升?！安徽撌呛畏N拓樸，能源效率都是這個市場客戶的最大考慮?！盤ersson強調(diào)眼下市場關(guān)注的焦點是效率，他所接觸到客戶的目標一般是在廣闊的功率范圍上達到超過95%的效率。 上網(wǎng)本、智能手機及無線手持設備和便攜產(chǎn)品的尺寸不斷縮小，與此同時又需要更長的電池使用時間及更優(yōu)的特性(如高數(shù)據(jù)率傳輸、流視頻等)。“這表示功率半導體器件必須更小，同時還須提高能效。”安森美半導體MOSFET市場營銷總監(jiān)John Trice分析，電子產(chǎn)品將越來越需要智能功率控制，控制電子產(chǎn)品在非高峰(off-peak)使用時節(jié)省電能?！斑B續(xù)的負載監(jiān)測和控制非常重要，而MOSFET將需具備新的特性，為系統(tǒng)級功率控制器提供溫度、電流和電壓信息?！?盡管新應用不斷涌現(xiàn)，但高頻高效的要求始終是發(fā)展趨勢。萬代半導體公司市場部副總裁Tony Grizelj告訴本刊，通過使用高開關(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，對于效率的提高起著至關(guān)重要的作用。9S1esmc

但提高開關(guān)頻率是把雙刃劍，對系統(tǒng)有利有弊。開關(guān)頻率提高的同時會引入高的開關(guān)損耗，進而降低系統(tǒng)的效率。“這與目前中國乃至全球節(jié)能減排的要求相對立?！盙rizelj指出，“高頻對功率元件的性能提出了更高的要求，必須通過技術(shù)和工藝的進步，降低開關(guān)損耗和導通損耗，以進一步提高系統(tǒng)的效率?！?除了需要解決高頻引入損耗問題之外，選擇器件時還需要綜合考慮器件各項指標進行取舍。功率器件的發(fā)展對半導體器件的生產(chǎn)工藝提出新的挑戰(zhàn)，到目前為止將各種性能指標同時優(yōu)化的生產(chǎn)工藝尚未出現(xiàn)，一些重要的性能指標相互矛盾，往往難以兩全。胡鳳平以MOSFET為例解釋道，MOSFET為多子導電的電壓控制型器件，耐壓值、導通電阻(Rdson)及柵電荷(Qg)是其重要的性能指標，然而魚和熊掌不可兼得，仍需按照應用的不同而有所側(cè)重?！安煌瑧眯枰x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 功率器件是一門綜合了芯片設計、生產(chǎn)以及封裝的學問，在功率管理領域，要提供領先的技術(shù)，必須在器件、工藝和應用三方面擁有專業(yè)能力，才能夠把符合客戶功率要求的產(chǎn)品推向市場。飛兆半導體公司產(chǎn)品市場經(jīng)理Tomas Moreno認為，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封裝，以及將這些因素與先進硅技術(shù)的結(jié)合。例如飛兆的低壓PowerTrench MOSFET就是采用先進的每平方英寸10億個單元的工藝技術(shù)開發(fā)的。只要對這種技術(shù)進行微調(diào)，獲得適當?shù)腝g、Rdson和品質(zhì)因數(shù)(FOM)，就可為臺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)級封裝(SIP)， 多種封裝形式涵蓋了從低功率到大功率各種應用?？梢哉f，封裝工藝對于功率器件而言，在一定程度上決定了功率器件的性能表現(xiàn)。胡鳳平指出，封裝工藝不僅對于功率器件至關(guān)重要，而且對于產(chǎn)品的性能、價格也有很大的影響。例如TO220封裝的MOSFET在開關(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，因為前者由于封裝因素而產(chǎn)生不少的寄生參數(shù)。 針對不同應用，功率模塊的封裝形式不一。飛兆擁有多種功率封裝技術(shù)，即使最常見的分立式單芯片功率封裝也能通過采用兩個散熱器實現(xiàn)多向散熱改善性能，以更低的導通電阻實現(xiàn)更出色的電氣性能。 該公司另一項重要開發(fā)成果為功率晶圓級芯片尺寸封裝(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。這類封裝的間距可能非常小(目前是0.4mm)。 Moreno特別強調(diào)說：“把多芯片功率器件集成在單個封裝中，除創(chuàng)新的MOSFET/IGBT和封裝技術(shù)外，還需要適當?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關(guān)頻率，這樣一來，就必須采用節(jié)能技術(shù)，否則效率可能降低。 當然，封裝工藝并非唯一決勝功率器件的絕招，IR就獨辟蹊徑掀起了GaN功率器件的革命。Persson指出硅襯底GaN技術(shù)充滿前途，IR在該領域展開了龐大的研發(fā)計劃。 分立功率器件和集成模塊成對峙之勢 隨著設計復雜度的提升以及產(chǎn)品上市時間縮短的壓力加大，半導體器件集成化的風潮同樣蔓延到功率器件市場。集成功率模塊市場正不斷蠶食著分立功率器件市場。 今年IR推出了SupIRBuck負載點穩(wěn)壓器系列的第二代產(chǎn)品。在它推出之前，市場上多以分開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)化半導體技術(shù)的IC，與高側(cè)及低側(cè)MSOFET集成到細小的低成本封裝里?！盤ersson強調(diào)IR在功率市場的優(yōu)勢源于在MOSFET和IC技術(shù)兩方面都有豐富的經(jīng)驗和專業(yè)知識。多功能第二代SupIRBuck系列配備先進的控制IC、MOSFET和封裝整合技術(shù)，可提供4A、8A及12A輸出電流，并在整個負載范圍維持基準效率。雖然新器件是為12V輸入電壓優(yōu)化，但于9.6V、5V或3.3V輸入電壓的應用仍能達到卓越效率，實現(xiàn)了結(jié)合高能效和功率密度的靈活性。 萬代半導體公司亞洲區(qū)市場開發(fā)部副總裁王瑞興也肯定了集成功率模塊的優(yōu)勢，“集成功率模塊具有集成度高，功能齊全，設計簡單等特點，但由于成本高，靈活性差，因此其應用范圍仍然有較大的局限性，主要集中在電機拖動，以及并網(wǎng)發(fā)電、功率補償?shù)入娏ο到y(tǒng)的應用中，當然在一些消費類電子，如PDP電視高壓驅(qū)動以及LCD電視AC-DC電源中也有一定的應用?！辈贿^，凡事皆有兩面性。分立方案靈活性強、成本低，仍然獲得廣泛的應用?！霸谝恍┬袠I(yè)，如電動自行車控制器，過去曾經(jīng)使用過的集成的驅(qū)動方案，現(xiàn)在應用越來越少，絕大部分公司都采用了分立的方案。”萬代半導體公司亞洲區(qū)市場開發(fā)部上海應用中心經(jīng)理劉松補充道，“長期來看，分立功率器件依然將占據(jù)主導地位，并和集成功率模塊并存于市場?！?集成和分立的對峙并不是時間的問題，而在于確定應用領域的疆界。陳建宏建議系統(tǒng)制造商根據(jù)產(chǎn)品的不同應用需求，考慮溫升問題、電路架構(gòu)以及價格等諸多因素。顯然，分立功率器件目前仍具有成本、散熱及彈性應用優(yōu)勢。他總結(jié)道：“集成模塊市場是否能快速成長，未來能否主導市場，不僅取決于成本、組件體積及散熱，占領更多應用更是其中的關(guān)鍵?！?正所謂物極必反，盡管功率模塊在系統(tǒng)應用一路高歌猛進，但隨著系統(tǒng)電源管理方面的演進，新設計相應會衍生出一些全新的功率器件形式。未來某些專用汽車應用中將出現(xiàn)直接在子系統(tǒng)中構(gòu)建功率段，使用芯片細線或夾焊技術(shù)來封裝。“如果大功率市場朝這個方向發(fā)展，半導體供應商將為客戶供應‘確保合格裸片’而非功率模塊。”Trice指出，“由于安森美與汽車及工業(yè)領域客戶有長期的合作關(guān)系，讓我們在有需要的情況下，能夠朝這個方向快速發(fā)展?！?