移動(dòng)電話滲透率在已開發(fā)市場(chǎng)達(dá)到了很高比例,而在世界上其他地區(qū)也不斷提高。根據(jù)GSMA的信息,先進(jìn)的歐洲國(guó)家的移動(dòng)用戶滲透率已經(jīng)超過90%。開發(fā)中市場(chǎng)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5年內(nèi)刺激全球移動(dòng)市場(chǎng)增長(zhǎng)的最大因素。隨著世界各地市場(chǎng)增長(zhǎng),數(shù)以十億計(jì)的新用戶迎來移動(dòng)連接帶來的個(gè)人及經(jīng)濟(jì)機(jī)會(huì),他們對(duì)額外功能及更物有所值的需求將會(huì)只升不降。
移動(dòng)趨勢(shì)及設(shè)計(jì)
當(dāng)今的移動(dòng)設(shè)備購(gòu)買者渴求大熒幕體驗(yàn),同時(shí)還要求移動(dòng)設(shè)備重量輕、超便攜及時(shí)尚。為了符合此需求,大尺寸的高分辨率觸控?zé)赡粠缀跽紦?jù)了智能手機(jī)、平板電腦及混合型“平板手機(jī)”設(shè)備的整個(gè)前面板區(qū)域。設(shè)計(jì)人員要提供購(gòu)買者渴求的纖薄外形,必須密切注意外殼內(nèi)電子元件的高度。此外,移動(dòng)設(shè)備除了用于通話及發(fā)短信,還被大量地用于瀏覽網(wǎng)頁、照相、分享照片、游戲及聽音樂,故要求更大電池電量。使用當(dāng)前電池技術(shù)的話,只能裝配較大的電池來滿足此需求,但這會(huì)給設(shè)備內(nèi)的空間造成額外負(fù)擔(dān)。
與此同時(shí),移動(dòng)設(shè)備設(shè)計(jì)人員必須提供越來越多的功能來與市場(chǎng)上的其它產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)。吸引購(gòu)買者的新功能有如更佳照相、要求更大內(nèi)容容量的更好游戲、高速連接外部屏幕或驅(qū)動(dòng)等外設(shè)以及內(nèi)容相關(guān)性(context-sensitive)功能。理想情況下,這些需求應(yīng)當(dāng)透過轉(zhuǎn)向下一代芯片組來滿足。但是,消費(fèi)市場(chǎng)需求往往超越IC發(fā)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(chǎn)品。
理想與可交付結(jié)果之比較
雖然集成型方案更受青睞,而且很明顯是空間利用率最高的途徑,但是,設(shè)計(jì)人員必須探尋出方法,使用當(dāng)前市場(chǎng)上有的元件來配合可接受的PCB面積,應(yīng)用所要求的功能。毫無疑問,這要求使用多種標(biāo)準(zhǔn)IC。安森美半導(dǎo)體生產(chǎn)用于移動(dòng)應(yīng)用的多種標(biāo)準(zhǔn)IC,如單芯片D類放大器、LED背光控制器、專用音頻管理IC、濾波元件、端口共享、I/O保護(hù)及有源電磁干擾(EMI)管理。
設(shè)計(jì)人員要使用多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)IC來完成設(shè)計(jì),需要極微型的小信號(hào)MOSFET和芯片電阻等元件,用于負(fù)載開關(guān)、芯片外接口(見圖1)、電平轉(zhuǎn)換(見圖2)及帶電平轉(zhuǎn)換的高邊負(fù)載開關(guān)(見圖3)等應(yīng)用。為了獲得良好結(jié)果,這些元件應(yīng)當(dāng)占用極小的PCB面積和盡可能最低的安裝高度。
移動(dòng)設(shè)備用MOSFET的微型化
通常情況下,有多種設(shè)計(jì)手段可行。功率MOSFET設(shè)計(jì)人員傾向于使用超結(jié)(super junction)、深溝槽(deep trench)或其它先進(jìn)的溝槽技術(shù)來提供低導(dǎo)通電阻及高壓能力和小裸片尺寸。在小信號(hào)MOSFET中,如那些用于在移動(dòng)設(shè)備中采用2.5 V或1.8 V低電壓工作的負(fù)載開關(guān)及接口的小信號(hào)MOSFET,必須追尋其它技術(shù)來減小封裝尺寸和每個(gè)裸片尺寸的導(dǎo)通電阻。事實(shí)上,每個(gè)裸片尺寸的導(dǎo)通電阻是主導(dǎo)用于負(fù)載開關(guān)型應(yīng)用的MOSFET的真正關(guān)鍵的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。
最新世代小信號(hào)MOSFET被設(shè)計(jì)為提供低閾值電壓,規(guī)定的閘極驅(qū)動(dòng)電壓低至1.5 V,使元件能夠提供極低導(dǎo)通電阻,用于采用鋰離子電池提供的低電壓工作的便攜應(yīng)用。
為了將這些元件能夠提供的小裸片尺寸的優(yōu)勢(shì)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(dǎo)體的N溝道NTNS3193NZ 及P溝道NTNS3A91PZ充分利用極纖薄導(dǎo)線架平面網(wǎng)格陣列(XLLGA)亞芯片級(jí)封裝技術(shù)的優(yōu)勢(shì),進(jìn)一步推進(jìn)了小信號(hào)MOSFET的微型化。
亞芯片級(jí)封裝
XLLGA封裝在封裝底部提供可焊接的金屬觸點(diǎn)(類似于DFN型封裝),采用創(chuàng)新的內(nèi)部設(shè)計(jì),使整體封裝尺寸小于任何類似芯片級(jí)封裝。
安森美半導(dǎo)體的NTNS3193NZ及NTNS3A91PZ使用最新XLLGA3 3導(dǎo)線亞芯片級(jí)封裝(見圖3),尺寸僅為0.62 x 0.62 x 0.4 mm,是業(yè)界極其微型化的分立小信號(hào)MOSFET,總占位面積僅為0.38mm2。N溝道NTNS3193NZ的典型導(dǎo)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(dǎo)通電阻為典型值1.1Ω@±4.5 V。它們是安森美半導(dǎo)體20 V小信號(hào)MOSFET系列中最小的元件;此系列元件還包括采用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。
為了確保透過使用多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)IC開發(fā)成功的設(shè)計(jì)來盡早上市,設(shè)計(jì)人員必須充分利用充當(dāng)關(guān)鍵功能區(qū)域“膠合劑”(glue)之小信號(hào)分立元件創(chuàng)新的優(yōu)勢(shì)。隨著每個(gè)新芯片組的上市,領(lǐng)先的設(shè)計(jì)已經(jīng)應(yīng)用多芯片,并推動(dòng)亞芯片級(jí)分立MOSFET的進(jìn)一步需求。
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