MOSFET封裝提供比芯片組路線圖的移動功能超前
發布時間:2014-04-28 責任編輯:xiongjianhua
【導讀】suizhequanqiurenkouzhongshiyongyidongjishudebilibuduantisheng,buduanfazhandeshichangduigenggaoxingnengjigongnengdexuqiuyejiangshangsheng。mianlinweixuqiuruokedeyidongshebeishichangtigongxingongnengyalideshejirenyuanzhengzaichongfenliyongquanxinyaxinpianjifengzhuang(sub-CSP)技術的優勢,使用標準IC來構建領先於芯片組路線圖的新設計。
移動電話滲透率在已開發市場達到了很高比例,而在世界上其他地區也不斷提高。根據GSMA的信息,先進的歐洲國家的移動用戶滲透率已經超過90%。開發中市場的平均滲透比例將由2012年的39%增加至2017年的47%,而且是未來5nianneicijiquanqiuyidongshichangzengchangdezuidayinsu。suizheshijiegedishichangzengchang,shuyishiyijidexinyonghuyinglaiyidonglianjiedailaidegerenjijingjijihui,tamenduiewaigongnengjigengwuyousuozhidexuqiujianghuizhishengbujiang。
移動趨勢及設計
當今的移動設備購買者渴求大熒幕體驗,同時還要求移動設備重量輕、超便攜及時尚。為了符合此需求,大尺寸的高分辨率觸控熒幕幾乎占據了智能手機、平板電腦及混合型“平板手機”設(she)備(bei)的(de)整(zheng)個(ge)前(qian)麵(mian)板(ban)區(qu)域(yu)。設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)要(yao)提(ti)供(gong)購(gou)買(mai)者(zhe)渴(ke)求(qiu)的(de)纖(xian)薄(bo)外(wai)形(xing),必(bi)須(xu)密(mi)切(qie)注(zhu)意(yi)外(wai)殼(ke)內(nei)電(dian)子(zi)元(yuan)件(jian)的(de)高(gao)度(du)。此(ci)外(wai),移(yi)動(dong)設(she)備(bei)除(chu)了(le)用(yong)於(yu)通(tong)話(hua)及(ji)發(fa)短(duan)信(xin),還(hai)被(bei)大(da)量(liang)地(di)用(yong)於(yu)瀏(liu)覽(lan)網(wang)頁(ye)、照相、分享照片、遊(you)戲(xi)及(ji)聽(ting)音(yin)樂(le),故(gu)要(yao)求(qiu)更(geng)大(da)電(dian)池(chi)電(dian)量(liang)。使(shi)用(yong)當(dang)前(qian)電(dian)池(chi)技(ji)術(shu)的(de)話(hua),隻(zhi)能(neng)裝(zhuang)配(pei)較(jiao)大(da)的(de)電(dian)池(chi)來(lai)滿(man)足(zu)此(ci)需(xu)求(qiu),但(dan)這(zhe)會(hui)給(gei)設(she)備(bei)內(nei)的(de)空(kong)間(jian)造(zao)成(cheng)額(e)外(wai)負(fu)擔(dan)。
與此同時,移動設備設計人員必須提供越來越多的功能來與市場上的其它產品競爭。吸引購買者的新功能有如更佳照相、要求更大內容容量的更好遊戲、高速連接外部屏幕或驅動等外設以及內容相關性(context-sensitive)功能。理想情況下,這些需求應當透過轉向下一代芯片組來滿足。但是,消費市場需求往往超越IC發展步伐,在集成所要求之功能的新基帶芯片組上市之前,就必須提供新產品。
理想與可交付結果之比較
suiranjichengxingfangangengshouqinglai,erqiehenmingxianshikongjianliyonglvzuigaodetujing,danshi,shejirenyuanbixutanxunchufangfa,shiyongdangqianshichangshangyoudeyuanjianlaipeihekejieshoudePCB麵積,應用所要求的功能。毫無疑問,這要求使用多種標準IC。安森美半導體生產用於移動應用的多種標準IC,如單芯片D類放大器、LED背光控製器、專用音頻管理IC、濾波元件、端口共享、I/O保護及有源電磁幹擾(EMI)管理。
設計人員要使用多個標準IC來完成設計,需要極微型的小信號MOSFET和芯片電阻等元件,用於負載開關、芯片外接口(見圖1)、電平轉換(見圖2)及帶電平轉換的高邊負載開關(見圖3)等應用。為了獲得良好結果,這些元件應當占用極小的PCB麵積和盡可能最低的安裝高度。

圖1. 接口開關電路中的小信號MOSFET
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圖2. MOSFET用於電平轉換


圖3. MOSFET用作帶電平轉換功能的高邊負載開關
就芯片電阻等無源元件而言,微型化已經造就了在單個元件中結合多個電阻的電阻陣列元件,以及采用極小的0402、0201或01005 SMD封裝的分立元件。然而,MOSFET的微型化通常更具挑戰;MOSFET的設計參照了幾項相互衝突的參數;在物理尺寸小、能neng進jin行xing快kuai速su高gao能neng效xiao開kai關guan的de元yuan件jian中zhong,難nan於yu實shi現xian低di導dao通tong電dian阻zu及ji將jiang開kai關guan應ying用yong的de能neng耗hao降jiang至zhi最zui低di。為wei了le實shi現xian這zhe些xie參can數shu的de高gao質zhi量liang組zu合he,元yuan件jian必bi須xu擁yong有you小xiao裸luo片pian尺chi寸cun,並bing帶dai有you高gao單dan元yuan密mi度du及ji低di電dian容rong和he低di閘zha極ji電dian荷he。移動設備用MOSFET的微型化
通常情況下,有多種設計手段可行。功率MOSFET設計人員傾向於使用超結(super junction)、深溝槽(deep trench)或其它先進的溝槽技術來提供低導通電阻及高壓能力和小裸片尺寸。在小信號MOSFET中,如那些用於在移動設備中采用2.5 V或1.8 V低電壓工作的負載開關及接口的小信號MOSFET,必須追尋其它技術來減小封裝尺寸和每個裸片尺寸的導通電阻。事實上,每個裸片尺寸的導通電阻是主導用於負載開關型應用的MOSFET的真正關鍵的評判標準。
最新世代小信號MOSFET被設計為提供低閾值電壓,規定的閘極驅動電壓低至1.5 V,使元件能夠提供極低導通電阻,用於采用鋰離子電池提供的低電壓工作的便攜應用。
為了將這些元件能夠提供的小裸片尺寸的優勢提升至最多,它們提供寬廣超小型封裝選擇來供貨,涵蓋從尺寸為1.6 x 1.6 x 0.5 mm的SOT-563封裝到尺寸為1.0 x 0.6 x 0.4mm SOT-883的封裝等。最新的器件,如安森美半導體的N溝道NTNS3193NZ 及P溝道NTNS3A91PZ充分利用極纖薄導線架平麵網格陣列(XLLGA)亞芯片級封裝技術的優勢,進一步推進了小信號MOSFET的微型化。
亞芯片級封裝
XLLGA封裝在封裝底部提供可焊接的金屬觸點(類似於DFN型封裝),采用創新的內部設計,使整體封裝尺寸小於任何類似芯片級封裝。

圖4. LLGA 3 0.62 x 0.62 x 0.4mm亞芯片級無引線封裝。
安森美半導體的NTNS3193NZ及NTNS3A91PZ使用最新XLLGA3 3導線亞芯片級封裝(見圖3),尺寸僅為0.62 x 0.62 x 0.4 mm,是業界極其微型化的分立小信號MOSFET,總占位麵積僅為0.38mm2。N溝道NTNS3193NZ的典型導通電阻為0.65 Ω @ ±4.5 V閘極至源極電壓,而NTNS3A91PZ P溝道元件的典型導通電阻為典型值1.1Ω@±4.5 V。它們是安森美半導體20 V小信號MOSFET係列中最小的元件;此係列元件還包括采用SOT563 (1.6x1.6x0.5 mm)、SOT723 (1.2 x 1.2 x 0.5 mm)、SOT963 (1.0 x 1.0 x 0.5 mm)及SOT883 (1.0 x 0.6 x 0.4 mm)封裝的元件。
結論
suizhequanqiurenkouzhongshiyongyidongjishudebilibuduantisheng,buduanfazhandeshichangduigenggaoxingnengjigongnengdexuqiuyujiyejiangshangsheng。chanpinshejirenyuanyaoxiangzaiduanshijianneilingxianyujingzhengduishoulaimanzuzhexieyaoqiu,bixuyikaojieheguijishujinbujifengzhuangjishugaijin。suirandaguimojichengdianlu(LSI)持續遵循摩爾定律,在連續多世代的移動芯片組中集成更多功能,毫無疑問,新元件隻會在市場需求被確認一段時間後才上市。為了確保透過使用多個標準IC開發成功的設計來盡早上市,設計人員必須充分利用充當關鍵功能區域“膠合劑”(glue)之小信號分立元件創新的優勢。隨著每個新芯片組的上市,領先的設計已經應用多芯片,並推動亞芯片級分立MOSFET的進一步需求。
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