尚陽(yáng)通科技生產(chǎn)的超級(jí)結(jié)MOSFET已經(jīng)發(fā)展到第三代技術(shù)水平

通用服務(wù)器功能是接收網(wǎng)絡(luò)上其他客戶終端提交的服務(wù)請(qǐng)求，并進(jìn)行響應(yīng)的一類計(jì)算機(jī)，特點(diǎn)是處理能力強(qiáng)、可靠性高、可擴(kuò)展性好。隨著云服務(wù)應(yīng)用不斷豐富，越來(lái)越多的大中型企業(yè)將逐步采用混合云或私有云來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的數(shù)據(jù)中心，這將產(chǎn)生對(duì)服務(wù)器的巨大需求，據(jù)報(bào)告，2015 年國(guó)內(nèi)服務(wù)器銷售額達(dá)到 491.2 億元，同比去年增長(zhǎng) 14.9%，預(yù)計(jì)到 2018 年市場(chǎng)銷售額有望達(dá)到 871 億，年復(fù)合增長(zhǎng)率維持20%左右。

圖1，全球以及中國(guó)服務(wù)器市場(chǎng)

隨著中美貿(mào)易爭(zhēng)端的加劇，國(guó)產(chǎn)替代重新被提起；國(guó)家對(duì)信息安全的重視也日益提高，而且隨著國(guó)產(chǎn)服務(wù)器性能、穩(wěn)定性的提高，已經(jīng)完全有能力替代國(guó)際品牌。另外由于本土供應(yīng)商能夠更加靈活地為客戶服務(wù)，使得國(guó)內(nèi)品牌服務(wù)器市場(chǎng)占有率不斷提高。而電源作為服務(wù)器設(shè)備的心臟部件，其市場(chǎng)容量也逐年提高。同時(shí)電源的可靠性，效率仍然是重要的技術(shù)課題。據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，預(yù)期到2020年僅美國(guó)數(shù)據(jù)中心消耗電力將增加400億千瓦時(shí)，所以電源效率的提高將帶來(lái)非?？捎^的能源節(jié)省。圖2為電源80 Plus認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，服務(wù)器電源普遍要求電源效率可以達(dá)到白金標(biāo)準(zhǔn)。

圖2，80Plus認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)

功率MOSFET作為電源中的核心元器件，其特性決定了電源的可靠性以及效率指標(biāo)。尚陽(yáng)通科技生產(chǎn)的超級(jí)結(jié)MOSFET已經(jīng)發(fā)展到第三代技術(shù)水平。在第二代技術(shù)pitch5-6um的基礎(chǔ)上，超級(jí)結(jié)MOSFET的pitch距離進(jìn)一步減少到4-5um，如圖3所示。隨著pitch距離的減少，第三代MOSFET的單位面積導(dǎo)通電阻相比較于第二代有明顯下降。如圖4所示，尚陽(yáng)通第二代超級(jí)結(jié)MOS的FOM1為20mR/mm^2；通過(guò)工藝設(shè)計(jì)的迭代更新，第三代FOM1已經(jīng)達(dá)到了12.9mR/mm^2, 單位面積導(dǎo)通電阻可以下降40%，并達(dá)到了世界領(lǐng)先的水平。通過(guò)此參數(shù)的降低，尚陽(yáng)通可以在相同的封裝中實(shí)現(xiàn)更低的Rdson，為客戶提供更低成本更高效率的解決方案。

圖3，MOSFET pitch發(fā)展

圖4，尚陽(yáng)通超級(jí)結(jié)MOSFET FOM1發(fā)展

尚陽(yáng)通同時(shí)采用專利的柵極結(jié)構(gòu)，可以控制門級(jí)電荷和開(kāi)關(guān)速度。眾所周知Ciss，Crss均對(duì)開(kāi)關(guān)速度具有重要影響，尚陽(yáng)通通過(guò)調(diào)節(jié)柵極結(jié)構(gòu)，可以調(diào)整寄生電容大小，實(shí)現(xiàn)對(duì)器件開(kāi)關(guān)速度的調(diào)整，滿足不同客戶需求。例如通過(guò)增加?xùn)艠O面積，增加輸出Crss電容，進(jìn)而降低開(kāi)關(guān)速率，滿足客戶對(duì)EMI的高要求。尚陽(yáng)通通過(guò)專利的設(shè)計(jì)方法，根據(jù)客戶的不同需求，推出了第三代N系列和F系列的超級(jí)結(jié)MOSFET，以滿足客戶不同的要求。其中N系列為普通版MOSFET，F(xiàn)系列為高速版MOSFET。其對(duì)應(yīng)的FOM2=Qg*Rdson已經(jīng)達(dá)到業(yè)內(nèi)領(lǐng)先水平，如圖5所示，可以滿足客戶更高效率，更低能耗的要求。

圖5，尚陽(yáng)通第三代產(chǎn)品FOM2位置

相比較于第二代產(chǎn)品，第三代N系列考慮系統(tǒng)的兼容性，可以較好的兼容客戶現(xiàn)有產(chǎn)品，滿足客戶對(duì)驅(qū)動(dòng)和EMI的適應(yīng)性要求。F系列以其最優(yōu)的開(kāi)關(guān)速度，極低的柵極電荷，實(shí)現(xiàn)客戶對(duì)高效率，高功率密度的要求。圖6是N系列和F系列開(kāi)關(guān)波形比較，可以看到，第三代F系列產(chǎn)品開(kāi)通和關(guān)斷速度可以明顯提高，可以顯著減少開(kāi)關(guān)損耗；而N系列可以以較優(yōu)的dvdt幫助客戶提升EMI表現(xiàn)，也更易于兼容客戶系統(tǒng)。圖7是不同Rg下F和N系列開(kāi)關(guān)損耗比較，可以看到，通過(guò)采用F系列產(chǎn)品，開(kāi)關(guān)損耗可以降低30%以上，可以幫助客戶顯著提高電源效率。

圖6，N系列和F系列開(kāi)通與關(guān)斷波形

圖7，不同驅(qū)動(dòng)電阻下開(kāi)關(guān)損耗比對(duì)

圖8是1800W電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和分別采用尚陽(yáng)通90mΩ產(chǎn)品的效率曲線。PFC采用傳統(tǒng)boost整流線路，DCDC采用高效的半橋LLC結(jié)構(gòu)。分別采用尚陽(yáng)通90mR產(chǎn)品測(cè)試效率可以看到在重載區(qū)間范圍內(nèi)（100A~135A），效率均高于93%，峰值效率超過(guò)94.5%。

圖8， 1800W礦機(jī)電源結(jié)構(gòu)和效率曲線

結(jié)論：尚陽(yáng)通推出了第三代高壓超結(jié)MOSFET，并依托專利技術(shù)設(shè)計(jì)N和F系列不同產(chǎn)品，以滿足不同客戶需求。N系列著重系統(tǒng)兼容性設(shè)計(jì)，提供客戶友好的設(shè)計(jì)界面；F系列產(chǎn)品以其高開(kāi)關(guān)速度幫忙客戶提高電源效率，并減低電源成本。