移動設(shè)備發(fā)展推動,電源管理地位日重(三)
制造趨勢
我們也看見了設(shè)備尺寸日趨輕薄小巧,但卻裝入比以往更多的功能。更細小的器件尺寸可能會引發(fā)高漏電流的危險性,這是短通道效應(yīng)以及不同的摻雜水平所致,而這最終會讓產(chǎn)業(yè)無法朝更小的尺寸邁進。
截至目前為止,制造方面有著重大的變化,其中也包括90年代晚期切換至銅互連工藝的時期,由于銅比鋁的導(dǎo)電性較為佳,因此可促成更小金屬器件的使用,且使用較少的電力就能通電。應(yīng)變硅(strained silicon)是另一大進展,其中的硅原子被拉伸超出其正常的原子間距離。增加這些原子間的距離可以減少原子的作用力,降低其對于電子通過晶體管的干擾,如此便能達成更好的活動性,進而實現(xiàn)更佳的芯片效能及較低的功耗。
我們也看到了例如高k/金屬閘等新堆棧材料的出現(xiàn),以及FinFET(鰭式場效晶體管)此類全耗盡晶體管(fully depleted transistors)?,F(xiàn)在的FinFET是3D結(jié)構(gòu),在平面基板上升起,相較于同樣面積的平面閘,F(xiàn)inFET可以提供更大的容量。通道周圍的閘門能提供優(yōu)秀的通路控制,如此一來,當(dāng)器件處于斷開狀態(tài)時,能通過主體的漏電流就微乎其微。這讓低閾值電壓的使用成為可行的,如此便能實現(xiàn)最佳的切換速度及功率。
還有許多其他有潛力的技術(shù)藍圖。例如,Dialog與全球最大的晶圓代工廠——臺灣積體電路制造股份有限公司(TSMC,臺積電)共同合作最先進的0.13微米bipolar-CMOS-DMOS(BCD)技術(shù),用于在小型單芯片電源管理IC中整合先進邏輯、類比及高電壓器件,以支持下一代智能手機、平板電腦及超級本。
BCD工藝技術(shù)代表了驅(qū)動半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)各領(lǐng)域,包括應(yīng)用端、設(shè)計及工藝持續(xù)前進的創(chuàng)新力量。此技術(shù)在同一片晶圓上結(jié)合了類比Bipolar(B)器件、互補金屬氧化物半導(dǎo)體(Complementary Metal Oxide Semiconductors, CMOS)以及高壓電晶體說擴散金屬氧化物半導(dǎo)體(Double Diffused Metal Oxide Semiconductors, DMOS)。系統(tǒng)設(shè)計師樂于采用此技術(shù),因為它能減少功率損失、電路板空間及成本。Dialog此類的IC合作伙伴正積極推動BCD,因為該技術(shù)有助于制造更好、更小及更創(chuàng)新的產(chǎn)品。同時,隨著現(xiàn)在的BCD技術(shù)是以200mm晶圓制造,晶圓廠得以讓它們幾乎折舊完畢的產(chǎn)線得以繼續(xù)貢獻生產(chǎn)力,如此能減少終端客戶的成本并產(chǎn)生利潤,或是能擁有投資其他新興技術(shù)的更多空間。
投資智慧未來
Dialog持續(xù)關(guān)注未來,試著去定義將持續(xù)改變產(chǎn)業(yè)的新興技術(shù)。例如,我們最近對源于麻省理工學(xué)院的Arctic Sand Technologies有限公司實施一項戰(zhàn)略性股權(quán)投資,持續(xù)將創(chuàng)新的電源轉(zhuǎn)換技術(shù)予以商業(yè)化,以運用于不同市場,包括智能手機、平板電腦、超級本與數(shù)據(jù)中心等。
DC/DC電源轉(zhuǎn)換器是現(xiàn)今電源管理集成電路的基礎(chǔ)器件。Arctic Sand專利的TIPS(Transformative Integrated Power Solutions,轉(zhuǎn)換性集成電源解決方案)技術(shù)采用一種以交換電容技術(shù)為基礎(chǔ)的獨特轉(zhuǎn)換方法。該項技術(shù)允許使用較小的導(dǎo)電器件,除了提升效率之外,并且可以達到比競爭技術(shù)更高的整體電源密度,為便攜式和數(shù)據(jù)中心應(yīng)用提供顯著的優(yōu)勢。
結(jié)論
根據(jù)產(chǎn)業(yè)預(yù)測,移動計算設(shè)備需求正持續(xù)增加。移動設(shè)備正從個人信息設(shè)備進化為移動計算平臺,對我們的日常需求愈來愈重要。
電源效能正迅速成為我們這個時代的決定性問題。智能手機使用者若高度滿意手機電池壽命,相較于不滿意的使用者,前者再次購買同品牌手機的可能性較高。在高度滿意手機電池壽命(在10分量表中選擇10分)的4G智能手機擁有者中,有將近25%的人表示“一定”會再次購買來自同一家制造商的手機。相較于此,在較不滿意手機電池壽命(在10分量表中選擇7-9分)的手機擁有者中,僅有13%表達相同的意愿。藉由在設(shè)備中采用創(chuàng)新電源管理方法來克服挑戰(zhàn)的手
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