目前，主要支撐MOSFET需求量的市場仍然來自于手機及筆記本電腦(Notebook)等大眾消費類電子領域，且在一段時間內將會持續保持一定的成長率。但就未來的產品開發領域，大多數廠商表示，太陽能光伏、電動車、LED照明及顯示屏等市場是他們下一階段重點開拓的應用行業，雖然這些巿場早已被關注和討論多年，但使用量還沒有被真正激發出來，這主要是與當前全球經濟景氣指數及相關替換成本等有密切的關系。

 

新能源市場全面啟動

 

“由于全球共同的能源短缺問題，使得節能、減碳的要求成為必然的趨勢，能源替代方案是未來的發展重點，與電源管理有關的省電方案將被積極推動，以提升電能效率。”臺灣友順科技（UNISONIC）股份有限公司運籌中心特別助理林添進表示道。

 

以LED照明應用為例，迄今為止，日本、中國大陸和臺灣地區都相繼推出了一系列白熾燈替代計劃，以全力推動LED照明應用的普及；在電動汽車開發上，中國大陸《純電動乘用車技術條件》于2012年7月1日起正式實施，該標準適用于電池驅動、5座以下的純電動汽車，30分鐘最高車速不低于80公里/小時、續駛里程大于80公里的基本要求，同時也規定了快速充電器規格及兼容性整合等技術指標，并搭配補貼節能汽車政策配套，有利地推動了電動汽車市場應用和產業的發展。而在太陽能開發上，預計到2020年，中國光伏逆變器的市場增幅更為迅速，其年平均增長率約為50%，市場需求量最高可達605億元。

 

在這些因素的推動下，友順科技已能提供一系列具有高可靠性、高效率、高EAS能力、導通電阻低、動態參數優等特點的功率MOSFET，應用于LED 照明、AC-DC功率電源、DC- DC轉換器以及PWM馬達驅動等領域。例如800V/900V/1000V等產品，友順的220A/30V N-Channel MOSFET及80A/60V的產品可用在電動車電控及電池供電系統；而在LED照明方面，UF601是一顆N Channel 600V的空乏型(Depletion)產品，能取代許多現有方案中的600V N-CH。

 

具體在太陽能逆變器的實際開發中，以往高壓高速電機和逆變器的應用，一般會在一個封裝中采用帶分立式快恢復二極管(FRD)的IGBT，以實現短的反向恢復時間(trr)。然而，由于目前對于更加高速開關的需求，以及在穩態運行和高性能狀態下的更低功耗需求，產生了對于帶快速恢復體二極管特性的超級結MOSFET的需求。瑞薩電子(Renesas)針對這一領域，開發出了超結(Super Junction)工藝的高壓MOSFET，在太陽能應用中該產品(如：600v/55A)可以替換IGBT的應用。胡興江介紹道：“超結工藝MOSFET的結構布局與傳統的平面結構不同，它可以在不降低器件耐壓能力的條件下，實現更低的導通電阻，這就意味著可以降低每個單位面積的導通電阻。瑞薩利用其在功率器件技術方面積累的豐富經驗，新開發了一系列采用高速體二極管的高性能超級結MOSFET，這一行業領先的低導通電阻和低柵極電壓的組合平臺，同時結合了快速體二極管的性能，實現了低功耗，并提升了高速開關性能。”

 

Microsemi功率器件產品市場開發總監Keith Westrum

 

Microsemi半導體公司目前以上百伏、千瓦功率的市場為主，主要滿足工業市場所需要的上百伏電壓、千瓦功率的應用領域，開關頻率從大于10KHZ到 250MHz，涉及包括焊機、感應熱處理、等離子體半導體設備、激光焊接/切割、開關模式電源(SMPS)，以及太陽能逆變器和電動汽車(EV)充電器等目前及未來的重要市場。該公司功率器件產品市場開發總監Keith Westrum表示道：“最近幾年我們一直積極投入在太陽能逆變器的應用市場，事實上，這也是我們最主要的市場之一，Microsemi已經成為全球四大太陽能逆變器高電壓 IGBT、MOSFET及模塊化產品的供應商之一。除此之外，我們還積極開發電動汽車 (EV) 充電市場，在該領域中，效率和可靠性是關鍵因素，我們的設計獲得了多項大獎。”

創新技術降低導通電阻

 

瑞薩一直致力于溝道工藝低壓MOSFET產品的開發，其全新的Beam2系列產品的問世極大地降低了產品的導通電阻以及柵電荷，提高了開關電源系統的整體效率。瑞薩電子大中國區模擬及功率器件產品中心統括經理胡興江表示：“Beam2系列在上一代Beam系列的基礎上，保持了低的導通阻抗，同時又進一步降低了MOSFET的柵極電荷量，提高了開關速度并減少了開關損耗，如RJK03M0DPA的Qg(34.3nC)僅僅為RJK03C0DPA的Qg(66nC)一半左右，并同樣繼承了低的導通阻抗(小于2毫歐)，在產品的成本上也更具有競爭力。”目前此系列產品提供WPAK的5mmx6mm和3mmx3mm兩種封裝，高度僅有0.8～0.9mm，特別適合一些超薄的便攜式產品的同步式電源設計。據介紹，該Beam2系列低壓MOSFET為公司推出的第十三代產品，新的第十四代產品也正在按計劃研制當中。

 

此外，以電動車應用為例，汽車用的功率MOSFET主要用于承擔發電機、閥門、燈、加熱部件、DC/DC電源和一些由電動機驅動配件的負載，這就與MOSFET的電壓、電流、導通電阻等參數習習相關。MOSFET的導通電阻要設法做到最低，才能降低導通損耗，但導通電阻卻和擊穿電壓又成反比，因此在設計與工藝上，就要考慮如何在實際應用中將這兩個參數都做到最好。

 

林添進表示：“或許這是老生常談，但事實上，新的技術工藝可以不斷地被發展來將MOSFET的特性發揮到淋漓盡致，但無論如何，其目的最終還是回歸到配合巿場應用的需求。以電動汽車來說，汽車電控裝置必須能承受強電與弱電、高壓和低壓等共存的情況，而又要面臨高低溫差大、潮濕、振動、沖擊、電磁干擾等惡劣環境，對器件的超載能力及散熱設計都有較高的要求。此時不僅在芯片設計工藝上要創新，而且在封裝的要求上也要改善，所以，許多供貨商都會推出散熱好又小型化的封裝，友順在這些方面也有所投入，并且在部份封裝的材料及結構方面已經獲得了多項專利。”

 

瑞薩電子(Renesas)大中國區模擬及功率器件產品中心統括經理胡興江

 

目前MOSFET使用的材料多為硅，但在高壓達到1,000伏后，各項特性的表現已面臨發展的極限瓶頸，而使用其它材料進行研發也是一些國際大廠主要的產品開發方向之一。“在MOSFET這一技術驅動型市場中，更高效、更省電、更高頻，更高電壓，以及每美元更大的電流、更多的選擇等等，這些是所有元器件客戶以及終端客戶所追求的理想目標。”Westrum表示道：“另外，Microsem也正在開發采用碳化硅(SiC)為原材料的產品，為未來更為苛刻的產品應用做準備。”

 

胡興江也補充道：“未來MOSFET的發展將主要體現在以下兩個方面：一是產品性能上的進一步突破，如新材料的應用；另一方面，則是產品集成度上的發展，MOSFET將進一步和系統集成，以功能模塊的形式出現在未來的產品設計中。同時，節能領域的產品應用對MOSFET的需求量將保持比較大的增長率。”