電晶體尺寸不斷微縮，價(jià)格也變得越來越昂貴，德州儀器技術(shù)長(zhǎng)Ahmad Bahai日前在國(guó)際固態(tài)電路會(huì)議(ISSCC)上指出，結(jié)合特殊制程與設(shè)計(jì)方法才能繼續(xù)推動(dòng)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的快速成長(zhǎng)。

根據(jù)EE Times報(bào)導(dǎo)，微縮CMOS尺寸對(duì)于小型電子產(chǎn)品和增加電池續(xù)航力是很重要的，但手機(jī)已不再是提供指數(shù)型成長(zhǎng)的唯一產(chǎn)品，與其持續(xù)增加CMOS中的電晶體數(shù)量，不如將重點(diǎn)移往更聰明的設(shè)計(jì)與特殊封裝。

Bahai表示，模擬工程師可用的創(chuàng)新架構(gòu)包括了含精密被動(dòng)元件的數(shù)位輔助類比和系統(tǒng)級(jí)封裝，專門制程則包括BiCMOS，將功率較高的電晶體嵌在CMOS數(shù)位基板上，并使用矽鍺(SiGe)、碳化矽(SiC)和氮化鎵(GaN)供應(yīng)電源。

Bahai以汽車?yán)走_(dá)處理器使用的mm-RF電路作為市場(chǎng)過于依賴CMOS微縮的例子。Bahai表示，汽車?yán)走_(dá)收發(fā)器仰賴的是混合技術(shù)，技術(shù)要求包括寬帶和波束成型，以達(dá)到高精確度和材料穿透性，這方面微縮CMOS能增加的效益有限。

封裝金屬化必須經(jīng)過優(yōu)化才能改善被動(dòng)元件并克服封裝中粗大圖形尺寸的諧波特性。Bahai指出，汽車模組具有高度靈敏度，不僅可偵測(cè)并生成接近車輛的影像，還能針對(duì)駕駛的呼吸模式進(jìn)行成像。

個(gè)人化醫(yī)療使用的可穿戴裝置，則是另一個(gè)具有快速成長(zhǎng)潛力的應(yīng)用，并且要求不同的技術(shù)，如超低功耗、用過即丟、維持開啟狀態(tài)和即時(shí)運(yùn)作。可穿戴生物感測(cè)器提供的資料比簡(jiǎn)單的心率更有意義，臨床血糖儀也可進(jìn)行自適應(yīng)采樣，微縮CMOS未必能提供助益。

此外，電源管理應(yīng)用通常須在功率處理和切換速度間做取舍，因?yàn)樵瓌t上電壓越高，功率傳輸系統(tǒng)越不穩(wěn)定，使用特殊制程可將這種折衷最小化，新一代功率電晶體包括LDMOS、超結(jié)面電晶體(Super Junction Transistor)、氮化鎵、碳化矽和積體被動(dòng)元件。

較新的電晶體材料則可達(dá)到較高的切換頻率。例如電壓600V以上工業(yè)應(yīng)用主要使用矽絕緣閘雙極電晶體(IGBT)，切換頻率相對(duì)較低。電腦則使用MOSFET，切換頻率為100MHz。超結(jié)面Mosfet的操作電壓不超過1kV，Sic FET則不超過1.8kV，可提供較快的切換速度。GaN FET則在600V以下運(yùn)行，可處理最高10s的切換速度。TOP