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二极管:小身材有大智慧 材料封装创新并行

   根据电子行业市场调研机构Electronics.ca的预测,受通信、汽车电子、消费电子以及电脑和外设等终端市场的推动,2012年全球分立二极管市场将达35亿美元。显而易见的是,二极管市场直接感受着终端产品的任何风吹草动。

    安森美半导体标准产品部亚太区市场营销总监王蔼伦表示,受终端市场需求减缓和OEM、EMS及代理商的悲观情绪影响,今年第一季度半导体行业供应链的库存水平大幅下降。进入第二季度后,终端市场需求开始回升,供应链库存恢复补货,以该公司为例,产品交付率及未付运订单的情况出现显著恢复。

    金融危机带来的不全是坏消息,整个半导体行业正在经历的震荡也是一次洗牌的契机。遵循优胜劣汰的生存法则,借助危机之手淘汰弱者有利于调整市场过度竞争的局面。当众多半导体公司愁眉不展之际,飞兆半导体公司则对眼前的风暴相当乐观。该公司标准分立技术部产品经理BillVann说,市场低迷或市场调整是观点与角度的问题。危机可以是一个良性循环,让许多并非专注于某项业务的竞争对手淡出市场。

    新材料与小封装争奇斗艳

    作为最早诞生的半导体器件之一,二极管已经是一种成熟的产品,几乎所有的电子电路中都需要二极管。因而,尽管价格低廉但由于消耗量大,令它成为一个高度竞争的市场。老牌半导体供应商把持着大部分市场,以高投入高产出的方式形成经济规模,并专注于研发新技术主导二极管市场未来走向。

    近日英飞凌推出碳化硅(SiC)肖特基二极管比传统的硅或砷化镓二极管开关损耗更低,可提供更高的工作电压范围。英飞凌科技(中国)有限公司工业及多元化电子市场业务部电源管理市场高级工程师胡凤平认为,虽然当前的全球经济发展放缓,但消费者对于高能效的要求并没有减少。相反,在各国政府更注重基础建设、更大力推动节能减排政策的刺激下,市场对碳化硅肖特基二极管需求将有所增加。硅肖特基二极管闭锁电压约200V,砷化镓可达250V,而碳化硅则可达到300~3500V。采用硅二极管的开关电源因为无法立刻关断而导致电源能效损失1%,碳化硅管二极管则能在开关操作中降低能耗。

    大塚昭一郎:受中国政府扩大内需政策及家电下乡等政策的影响,二极管市场势必会增长。

    二极管的技术发展始终紧跟终端市场。轻薄短小的电子产品日益风靡,促使二极管进一步瘦身。和IC通过制程和封装双管齐下缩小体积的方式不同,二极管更多的是采用封装的手段减少占板面积。

    “业内常见的小信号晶体管和二极管封装仍然是SOT23,而整流器常见的封装是TO-220,”王蔼伦说,“但安森美已经推出了2引脚CSP封装,占用的电路板空间仅为SOT23器件的3%,且能够提供最大350mW的功率耗散,优于SOT23的240mW功耗。”据他介绍,该封装引脚间距仅为0.35mm,封装高度低至0.4mm,让用户能够减少电路板占用空间。

    借助封装除可以缩小二极管体积外,还能提高封装密度,将更多的二极管封装在一起。NEC电子大中国区电源管理产品市场部长大昭一郎表示,在信号线的保护中经常会使用多个二极管,因此需要从使用单管类型拓展到双管,甚至四管的类型。
NEC电子高速二极管NNCD系列中,增加了ESD保护产品,以及支持高速接口的高速NSAD系列,可支持500Mbps的高速通信速率。
    减负、散热:二极管功不可没

    电子产品不仅朝小型化发展,更节能、更长待机时间等个性化标志功能也成为区别于其他产品的筹码。这股风潮促使二极管在缩小体积的同时,性能也再上层楼。

    便携式产品要求小巧轻便,但其中电源往往是吃重的大户。胡凤平指出了为电源“减负”的两种途径:其一,通过提高电源的工作频率减少被动器件的尺寸;其二,降低损耗和改善散热以减少散热片和风扇的大小。“为实现以上目标,主要的半导体功率元件就必须减少损耗,这也是开关电源制造商定义产品规划以便提高他们产品功率密度的原因。”英飞凌推出的碳化硅肖特基二极管属于宽禁带半导体,比硅的性能表现更好,碳化硅材料决定了它能在温度和阻断电压两方面突破硅材料性能的限制。

    随着功率密度的不断提高,摆在二极管供应商面前的问题还有散热便携产品性能的提高导致其发热量也节节走高,受空间局限,因此便携式产品的散热问题就显得尤为重要。

    “封装尺寸减至最小从而节省电路板空间,所引入二极管技术的挑战就是怎样以更小的封装维持甚或超越更大封装尺寸的功率耗散性能。”王蔼伦一针见血地指出。安森美半导体新的CSP封装能够实现仅相当于SOT23封装3%的电路板占用面积,却能够耗散比SOT23封装多50%的功率。

    中国扩大内需,二极管需求看涨

    因欧美市场遭受金融风暴冲击最严重,未来二极管市场的重心就自然转移到经济相对稳定的亚太地区。据大昭一郎介绍,目前NEC电子的市场策略在于加大对日本以外的海外市场的支持,研发提供更符合客户需求的产品和相应服务。

    中国斥资4万亿扩大内需的政策不仅刺激了国内经济,也鼓舞了国际半导体产业。大昭一郎称,受中国政府扩大内需政策及家电下乡等政策的刺激,最近家电、通信行业都出现了较大的增长。由于二极管普遍应用于这些市场,而且使用量大,所以也势必会带动二极管市场的增长。王蔼伦表示:“家电下乡政策使家用电器及液晶电视的需求大幅攀升,进而使肖特基二极管、整流器和小信号开关二极管产品的需求也迅速增加。”

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