About / Advertise
En klassisk mosfet för bilbruk har en resistans runt 20 m?. Philips har lyckats sänka den siffran till 8 m?. Det öppnar en hel rad nya möjligheter för tillverkare av bilelektronik.
Halvledarjätten Philips har, efter åratal av produktutveckling, lanserat de första halvledarna gjorda i den nya kraftprocessen Trenchmos. Nykomlingarna - en serie switchar - har mindre än hälften så hög resistans i påslaget läge som sina föregångare som var gjorda i traditionell teknik, Dmos.
För biltillverkare är Trenchmos en mycket god nyhet. I en bil måste strömmar upp till 50 A kunna switchas. Om resistansen är för hög blir elektroniken lätt överhettad eftersom den effekt som utvecklas som värme är proportionell mot kvadraten på strömmen gånger den inre resistansen, I2R. Trenchmos-switcharna är specificerade för 8 m? total inre resistans i påslaget läge (RDS(on)), ett värde som ligger på 20 m? för motsvarande mosfet tillverkad i Dmos av lågspänningstyp.
Den låga resistansen kan utnyttjas på tre olika sätt. Antingen kan man minska den utvecklade värmen med bibehållen kretsstorlek och på så vis kanske slippa undan en kylfläns. Eller så kan man hantera högre strömmar. Slutligen kan man använda en mindre kapsel - kretsarna finns för ytmontering - med bibehållna strömmar och värmeutveckling.
Enkelt uttryckt är Trenchmosprocessen en traditionell mosfetprocess där cellerna "tryckts ihop". Horisontellt ligger strukturerna tätare, och elektronströmmens vertikala väg har minskats, därav den lägre resistansen. Jämfört med mosfet krävs två nya processteg - plasmaetsning av diket i mitten och fyllning av detsamma.
Idéerna bakom Trenchmos har diskuterats på universitet i över ett decennium, och ett företag - Siliconix - har lanserat produkter gjorda i liknande teknik. Men Philips är först med en process skräddarsydd för bilindustrin.
Hoptryckt process
Det finns fler branscher som kan ha nytta av den nya processen. Philips har planer på att ta fram särskilda kretsar för exempelvis DC-DC-omvandlare, motorstyrningar och effektstyrningar i mobiltelefoner.
Tillverkare av krafthalvledare har förvisso länge successivt lyckats minska resistansen, främst genom att minska dimensionerna i processtekniken. Men enligt Philips har Dmos nu nått vägs ände. Det går inte att göra Dmoscellerna mindre utan risk för andra tillförlitlighetsproblem. Därav storsatsningen på Trenchmos.
Philips har beslutat om investeringar för närmare en miljard kronor under det närmaste året. Nu i september ska en fabrik för tillverkning på femtums kiselskivor invigas i brittiska Hazel Grove. Inom ett år ska den följas av en sextumslinje. Totalt planerar Philips att lansera 230 nya krafthalvledarprodukter i år.
Adam Edström
Krafthalvledare för miljarder
En bil av 1994 års modell innehöll elektronik för drygt 5 000 kronor. År 1998 spås den siffran ligga kring 10 000 kronor. Ökade krav på säkerhet och miljö ligger bakom. Exempelvis planerar Mercedes att om några år ha upp till 14 krockkuddar i vissa modeller.
Totalt omsatte marknaden för bilelektronik ungefär 35 miljarder kronor 1994, och den väntas vara dubbelt så stor år 1998. Då är inte stereo och annan underhållningsutrustning inräknad.
Ungefär hälften av elektroniken går åt till att styra motorn. Resten utgörs till största delen av billarm, centrallås, låsningsfria bromsar, krockkuddar, aktiv fjädring och elektroniska växellådor. Framöver väntas navigationshjälpmedel öka kraftigt. Entusiasterna tror att den nischen kommer att bli den elektroniktätaste utrustningen i bilen, näst motorn.
Krafthalvledare stod 1994 för ungefär en tiondel av totalmarknaden, det vill säga 3,5 miljarder kronor. Den andelen väntas vara konstant fram till 1998.
Uthållighet krävs dock av den som vill ge sig in på den här marknaden. Det tar mellan två och fem år för en biltillverkare att konstruera in en krafthalvledare i en ny modell. Philips har låtit biltillverkare använda provexemplar av de nya Trenchmos-kretsarna i 18 månader vid det här laget.
Källor: Financial Times, Frost & Sullivan, Philips
