MEMS技术构建更快的“smart”电源芯片

MEMS技术构建更快的“smart”电源芯片

英国初创半导体公司Cambridge Semiconductor（CamSemi）计划推出全新一代的“smart”开关电源器件，将用于离线式变换器与供电应用，并于2005年上半年推向市场。其技术融合了MEMS工艺技术与电源器件技术，极大的提升了器件的特性。通过更快的开关速度，提升了器件的密度与效率，尽管这样的开关速度对于今天的FET和其他的开关来说也能实现。
　　PowerBrane器件将一个侧向绝缘门双极型晶体管(L-IGBT)与其驱动、控制和保护电路集成在一个晶圆上。LIGBT提供当前常见的30 A/cm2的电流密度，而开关速度将十倍于目前的工作速度。对于提升现在广泛应用的MOSFET的性能，LIGBT提供了一种可能性，但它仍受限于其隔离性与低击穿电压的特性。在CamSemi公司的工艺中，硅晶圆在埋藏氧化层下方的LIGBT的漂移区进行背部蚀刻，在氧化层下仅留下一条薄硅膜——器件的名称也由此而来。尽管这种技术是源自MEMS工艺，但并没有改变任何部件。LIGBT的低击穿电压是由于漂移区的传导硅引起的穿过器件作用区的电场场力线的压缩，导致高的场强与贯通现象。通过移除硅片衬底极大地减小了场强，击穿电压也被提升20倍达650V，从而适用于离线式开关应用。同时由于减小的电容特性，器件可在40ns-50ns(400V和0.5A条件下)内关断。CamSemi公司的合伙创始人，Florian Udrea博士说这个速度快于MOSFET开关，并且器件的开关速度可达500kHz。该工艺与CMOS工艺完全兼容，在实现电源开关功能之外同时可实现高门数的逻辑功能。因此复杂的器件如照明控制电路就可以在单芯片上实现。CamSemi公司将推出一系列的开关以适用于1W~1000W范围的应用。