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德州儀器（TI）在模擬和電源管理領(lǐng)域的領(lǐng)先地位毋庸置疑。如今，它已經(jīng)不滿足于僅僅提供電源管理產(chǎn)品。它正在憑借兩種獨特技術(shù)試圖進入豐厚的功率MOSFET電源轉(zhuǎn)換市場。這兩種技術(shù)分別是NexFET芯片結(jié)構(gòu)和DualCool散熱封裝。 NexFET結(jié)構(gòu) NexFET溝道技術(shù)TI通過收購一家稱作CICLON的半導(dǎo)體器件公司而獲得的。該公司名為NexFET的MOSFET技術(shù)可通過大幅減少柵極電荷提高功率管性能并優(yōu)化尺寸。與通常的溝槽型MOSFET相比，NexFET功率MOSFET在相同的導(dǎo)通電阻下僅有一半的柵極電荷，因此頻率可以提高一倍，供電效率達到90%。NexFET功率MOSFET特別適合做為計算機、網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器系統(tǒng)的高功率電源。 TI中國區(qū)電源產(chǎn)品業(yè)務(wù)拓展工程師吳濤先生解釋了幾種MOSFET構(gòu)造及各自的優(yōu)缺點。如下圖所示，左側(cè)的是平面構(gòu)造，中間的是溝槽構(gòu)造，右邊的是NexFET。 
平面構(gòu)造因為導(dǎo)通是在平面結(jié)構(gòu)上，所以功率密度比較小，單位面積里可做的MOSFET管數(shù)有限，器件占位面積較大，柵極電荷、導(dǎo)通電阻等性能也比較中庸。溝槽結(jié)構(gòu)把柵極往縱向發(fā)展，導(dǎo)電構(gòu)造是垂直方向的，好處是可以把單位面積內(nèi)MOSFET管的個數(shù)做得很多，這樣極大地提高了MOSFET管的密度。但是，因為柵極的接觸面積大，所以柵極充電電容很高。也就是說，在降低導(dǎo)通電阻的同時，這種工藝不可避免的造成柵極的驅(qū)動電荷很高。 NexFET是一種創(chuàng)新的技術(shù)，前兩種技術(shù)上做了一些改進。其導(dǎo)電渠道是橫向加上縱向，經(jīng)過特殊處理，減小了縱向的導(dǎo)通電阻。同時，柵極區(qū)域縮小，所以才能夠把柵極充電電荷降低到非常小的程度。 DualCool封裝 下圖示出DualCool封裝（左）和常規(guī)封裝（右）的區(qū)別。
常規(guī)MOSFET封裝的上表面是一整塊塑料，而DualCool上面有一塊金屬的表層，該金屬表層能夠讓芯片的熱量直接從頂部散發(fā)出去，允許MOSFET比傳統(tǒng)封裝多提供80%的功率。圖中紅色的是晶圓，當電流從漏極流到源極的時候會有熱量散發(fā)出來。傳統(tǒng)封裝下，熱量主要是通過下面的金屬片和PC板的接觸提供散發(fā)，由于金屬管腳面積很小，所以熱阻比較大。在垂直方向，它也可以通過塑料封裝往上面的散熱片散熱，但因為這條路徑上塑料封裝，它的熱阻很大，不利于散熱。 而DualCool封裝的MOSFET通過頂部的金屬片降低了向上的熱阻，這樣芯片產(chǎn)生的熱量可以通過下表面?zhèn)鞯?a href="http://www.qingdxww.cn/keyword/PCB" target="_blank" class="relatedlink">PCB板上去，也可以通過上表面的源極的金屬片傳遞到熱阻很小的額外的金屬片上面，再通過它傳遞到散熱片。 下圖是三種封裝結(jié)構(gòu)下的結(jié)溫曲線對比，橫軸是功耗，縱軸是結(jié)溫。藍色曲線是wirebond，紅色曲線是copper clip，綠色的是DualCool。DualCool將節(jié)點到頂部的熱阻極大地降低，可以把熱阻從每瓦10度降低到每瓦1.2度，直接提高了MOSFET管耐損耗的能力。
本月，TI面向高電流DC/DC應(yīng)用推出了業(yè)界第一個DualCool封裝的標準尺寸NexFET功率MOSFET。與傳統(tǒng)標準器件相比，其散熱效率提升80%，允許電流提高50%。該系列包含5款器件，允許計算機與電信系統(tǒng)使用具有擴充內(nèi)存及更高電流的處理器，同時顯著節(jié)省板級空間。詳情請見http://www.qingdxww.cn/thread-7858-1-1.html |
