「科技小灵」手机快充的最佳选择!,维安第三代超级结硅MOSFET
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4月30日(周四)上午10点 , 第九期“集微公开课”邀请到上海维安半导体有限公司功率器件产品应用技术专家郭建军 , 带来以《风华绝代 , 比肩GaN的第三代超级结硅MOSFET》为主题的精彩演讲 。
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本次公开课 , 郭建军以MOSFET工艺演变、维安第三代超级结硅MOSFET特性以及与氮化镓MOSFET实测数据对比 , 让工程师了解到风华绝代、比肩氮化镓的第三代超级结硅MOSFET在手机快充中的应用优势和产品趋势 。
充电器发展趋势
快充是充电器的一个发展趋势 , 目前充电器最大的充电功率可以达到100W , 市面上有18W、30W、40W、65W等各个功率等级的产品 , 功率密度也在日益增加 , 最高达1.4W/cm3 。
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对比65WGaN快充和65WSilannaEVB(评估板)快充的数据来看 , 采用GaN技术的功率密度为1.2W/cm3 , 采用超级结硅技术的功率密度为1.18W/cm3 , 差异非常小 。
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同时 , 高效率也是充电器的一个发展趋势 , 电源适配器目前的最新能效已经到了6级能效 , 从上述图表来看 , 最低的效率要求到了70%以上 。
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传统平面MOSFET的封装尺寸较大、功耗高、温升高、效率低;而超结MOSFET的尺寸比较小 , 可以做贴片封装 , 因而带来了高效率和低温升的效果 。
MOSFET工艺的演变
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从MOSFET的发展历史来看 , 1970年第一款verticalMOSFET(垂直结构MOSFET)诞生 , 到1980年衍变为DDMOS(双扩散结构MOSFET) , 再衍变为VDMOS(垂直扩散结构MOSFET)和LDMOS(横向扩散结构MOSFET) 。
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硅MOSFET工艺优化改进有两个方向 , 中低压<200VMOSFET的演变方向是沟槽栅向屏蔽栅(SGT)工艺演变 。
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不过 , 虽然工艺已经有改进 , 但仍受制于Si极限 , 因此 , 业界引入了硅超级结的工艺 , SJ-MOSFET打破了硅极限 , 主要针对高压方向500-1200Vsuperjunction工艺 , 兼顾了高电压和低电阻的特性 。
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SJ-MOSFET主要有多次外延和深沟槽两种工艺 , 采用多次外延工艺的MOSFET成本偏高、生产周期长 , 但开关特性接近于传统的VDMOS , EMI(电磁兼容)特性也相对更好 。 而采用深沟槽工艺的MOSFET技术难度偏高 , 成本有优势 , 交付周期偏短 。
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相对于第二代工艺 , 维安第三代深沟槽工艺是基于8英寸工艺实现的 , 品质因数FOM下降了24% , pitch更小、开关电荷较低 , 并且成本较低 , 性价比更高 。
超结技术硅和氮化镓MOSFET对比
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对比SJ-MOSFET与GaNE-HEMT结构来看 , GaN是横向结构 , 无掺杂低杂质 , 可以实现高电子迁移率 , 而SJ-MOSFET是一个垂直结构的器件 。 从材料来看 , SJ-MOSFET仅采用硅材料而GaN是采用Si衬底以及GaN、AlGaN多种材料复合而成 , 工艺难度较大 。
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