在涉及電子產(chǎn)品，尤其是集成半導(dǎo)體時(shí)，體積至關(guān)重要。數(shù)十年來，行業(yè)發(fā)展一直符合摩爾定律，它預(yù)測晶體管成本會年年降低。可能有人質(zhì)疑摩爾定律的準(zhǔn)確性，但是它創(chuàng)造的對更小、更快、更便宜產(chǎn)品的需求卻不會在短期內(nèi)終結(jié)。

然而，對于功率器件而言，摩爾定律并非金科玉律。確實(shí)，器件越小越好，但是功率半導(dǎo)體在有用的同時(shí)能有多小存在可接受的極限。這是因?yàn)樗休d電流的能力與物理面積息息相關(guān)。所有半導(dǎo)體都有一個(gè)共同點(diǎn)，那就是需要將結(jié)處生成的熱量散出去。這也是一個(gè)與物理尺寸關(guān)系密切的性能表征。

隨著邏輯晶體管面積不斷減小至亞微米級尺寸，它能以更低的總體成本進(jìn)行更快的運(yùn)行并損耗較低的功率。事實(shí)上，晶體管的進(jìn)一步集成會面臨熱密度方面的挑戰(zhàn)。管理基片上生成的高溫并非小事，尤其是在將數(shù)十萬晶體管集成到一個(gè)基片上時(shí)。很明顯，在這種密度下，即使微小的損耗也會快速帶來可能造成損壞的高溫。

對于功率器件，縮小面積能帶來同樣的好處，但是，由于涉及的功率電平要高得多，熱狀況會進(jìn)一步降低可擴(kuò)展性。此處的關(guān)鍵指標(biāo)是從結(jié)到殼的熱阻，而表示這一指標(biāo)的重要參數(shù)之一是結(jié)和晶粒的物理體積。除此以外，晶粒連接到殼的方式是另一個(gè)僅次于體積的相關(guān)熱阻參數(shù)，從這一方面著手，有幾種方法可以提高功率器件的整體導(dǎo)熱性。

一個(gè)好例子是UnitedSiC開發(fā)的利用銀燒結(jié)代替鉛基焊料來將晶粒連接到封裝的技術(shù)。在大多數(shù)情況下，鉛焊料是晶粒連接的完美方式，但是鉛焊料的導(dǎo)熱系數(shù)相對較低，約為0.25W/cm/°C。銀燒結(jié)的導(dǎo)熱系數(shù)則很高，約為1.4W/cm/°C。

采用銀燒結(jié)會顯著降低從晶粒到殼的總體熱阻，這意味著可以降低晶粒的體積而不會影響熱性能。在此情況下這一點(diǎn)尤其重要，因?yàn)樘蓟杩梢詰?yīng)對這種擴(kuò)展。碳化硅基片幾乎各方面的表現(xiàn)都優(yōu)于硅基片，因而功率器件能夠以較小的晶粒面積承載相同的電流。眾所周知，晶粒越小成本越低，因此，雖然碳化硅基片的價(jià)格比硅基片高，但是總體擁有成本卻較低。 當(dāng)然，銀燒結(jié)的好處并非只能由碳化硅獨(dú)享，但是半導(dǎo)體行業(yè)對成本極為敏感，而現(xiàn)在，在所有器件中都用銀燒結(jié)代替鉛基焊料可能并非一個(gè)好辦法。然而，如果我們從近期的事件中學(xué)到了一些經(jīng)驗(yàn)，那就是事情是在變化的，有的時(shí)候變化會很快。UnitedSiC打算在所有合理情況下采用銀燒結(jié)，我們認(rèn)為，明智的做法很可能是在行業(yè)中普及。外形尺寸的不斷縮小只會增加對更小的晶粒到框架熱阻的需求，而在這方面，UnitedSiC又一次引領(lǐng)市場。

審核編輯 ：李倩