半导体技术创新帮助电子产品实现绿色节能

　　前段时间全球关注的一个新闻是墨西哥湾的原油泄漏事件，每天大约40000桶漏油不仅仅是一个巨大浪费，也是一个生态灾难。其实从全球功率效率的角度看，由于用电设备效率低下造成的能源损失和过多“温室气体”排放也不可轻视。根据环境影响评估机构 (EIA)的预测数据，从2005年到2030年，全球能源消耗将增长50%。而在亚洲，降低排放的压力也非常大。中国大陆第十一个“五年计划” (2006-2010年) 要求单位GDP的温室气体排放要降低20%，但在前四年只减低了14.38%。要解决这些突出的全球性能源和环境问题，可能需从两个方面着手，一是要提高现有能源的使用效率，二是要提供尽可能多的可替代能源或者可再生能源，而这两种方式都离不开半导体技术的创新。

　　功率半导体的创新体现在多个方面，可以是电路架构和设计创新，也可以是集成度、以及封装技术的改进。在半导体产业中，飞兆半导体的创始人之一Gordon Moore先生发明的“摩尔定律”见证了集成电路(IC)的发展历程。在功率半导体领域，也没有完全脱离该“摩尔定律”的影响。譬如说，在LED市场，有一个类似的Haitz定律 (Haitz’s Law)：LED亮度约每18-24个月可提升一倍。而LED技术也致力提高功率半导体的集成度和效率，把更多的功能和特性集成在一起。譬如飞兆半导体的FAN6754即是一款高集成度PWM控制器，相比其它解决方案，FAN6754可提供高电压启动，将轻负载下的能效提高25%，还集成有过压(OVP)、过流(OCP)与过热保护(OHP)功能，以及电压过低和线路补偿功能，可以省去外部保护电路。

　　提高功率半导体的集成度和效率

　　功率半导体的创新可以分为渐进式(Evolution)和革命性 (Revolution)两种方式。从线性电源到开关电源是一种革命性创新，电源效率从线性电源的30%-50%提升到开关电源的70%以上。但是开关电源的效率也不断地进一步提升，从最初的70%提升到目前的90%以上，具体效率依赖于系统功率大小和要求。以移动设备为例，其开关电源的效率可以达到80%以上，但是由于功率较小，即使使用最新技术，进一步提高效率有很大难度。一般家用电器的开关电源效率可以达到85%以上，而PC电源效率则可以达到85%-90%。功率更高的服务器电源基本都要求效率在90%以上，而大功率的太阳能逆变器要求功率效率达到95%。

　　目前开关电源所使用的磁性元件和电容需要进行高频率下工作，高频率开关必然带来的高损耗。目前有一个很好的技术来解决这一问题，那就是在学术界非常出名的“软开关” (soft switching)技术。目前，采用这种技术的器件可能不到5%，预计未来三到五年内这种技术的普及率或许增长到30%-50%，因为对于任何一种应用，采用该技术后效率都可以提升5%-10%，这种技术可望成为电源市场的又一次革命性创新。但是这种技术也有一些代价，系统的控制会更加困难，器件的精准度要求非常高，可能会造成系统成本提高。但是，由于系统效率提高，又可以简化系统设计，包括散热等实现起来更加简单、容易。

　　飞兆半导体已经发布了基于“软开关”创新技术的器件，包括针对电视机应用的T-series系列产品, 可以使电视机电源效率从80%提升到90%，这些器件得到了许多亚洲特别是中国电视机厂商的欢迎，已经占据了当地市场份额的30%-40%。“软开关”技术未来也会扩展到电视机电源以外的其他应用领域，包括PC电源、街灯照明等等。预计在2011年，“软开关”技术将在PC电源市场得到广泛应用，届时将提高PC电源的效率，降低PC的待机功耗，进一步节省物料清单 (BOM)成本(见下图)。

图1：2011年前后，“软开关”技术将在PC电源市场得到广泛应用

　　通过封装技术创新实现更佳产品

　　飞兆半导体在封装技术的创新方面不仅仅体现在性能，也包括如何降低芯片的封装成本，给客户提供更加有竞争力的方案。在上面提到的产品中，是真正体现了飞兆半导体在系统知识、电路设计和封装技术的优化结合。在一个封装内部集成有三个硅片，用独特的封装技术实现系统级封装(SiP)，产品只有9个引脚，使电子产品的可靠性得到很大提升，产品组装更容易。同时，由于产品集成度提高，也使总体设计体积减小，PCB布局和设计更加容易。

　　降低马达和照明市场的能耗

从全球市场来分析，马达控制市场占全球能源消耗的50%以上，照明市场则占19%，而消费产品和IT各占百分之十几左右。据此可以看出，全球大部分的能源消耗是在马达运动和照明市场，这也是飞兆半导体近来非常关注的领域。 在白色家电等需要运动控制的市场，产业所面临的设计挑战是如何提高能效，降低系统成本，并简化设计。从感应马达到永磁马达的转变可