第 2 世代のシリコン コンデンサにより性能が向上

Empower Semiconductor は、ウェアラブルおよび IoT 設計における多層セラミック コンデンサ (MLCC) デバイスに対応する第 2 世代のシリコン コンデンサを発売しました。

E-Cap シリコン コンデンサは、TSMC でトレンチ設計とプロセス調整を組み合わせて構築されており、前世代の 2 倍である 1.1µF/mm2 の静電容量を生成すると、Empower の販売およびマーケティング担当副社長である Steve Shultis 氏は述べています。

「第一世代の典型的な動作電圧は2Vでしたが、この第二世代は二重コンデンサ構造で4Vです」と彼は言いました。 「私たちは、別の方法で、より少ない静電容量で電圧を 2 倍にする構造を設計する方法を学びました。」

シリコン コンデンサの深さは 50um 未満で、複数の MLCC デバイスを置き換えるために個別のピン配置を持つ 10 個のデバイスのアレイに組み込まれています。 75pF ～ 5µF (@2V) の整合容量値を単一のダイに統合して、カスタムの統合コンデンサ アレイを作成できます。

「2.2mm x 2mmは私たちが製造できる最大のデバイスであるため、最大のコンデンサは4.8uFであり、これはセラミックコンデンサの15uFに相当します」とSultis氏は述べています。 「その 2 x 2mm アレイがスイートスポットのようです。私たちは、より小さなアレイ上に 4 つのコンデンサを搭載したアレイも検討しています」と同氏は語った。

「1対1の交換を行う場合、MLCCは非常に安価になる可能性がありますが、シリコンコンデンサはそれほど安くはなりません」と彼は言いました。 「より多くのコンデンサを取り付けることができるということは、コスト要因がないことを意味します。クロスオーバーは通常 4 つのコンデンサです。」

PCB モジュールのデカップリング コンデンサだけでなくシリコン基板にも使用できるように、さまざまなパッケージング オプションがあります。 これは、MLCC 設計により多くのデバイスが必要な高周波信号の場合に特に役立ちます。

「HF デカップリングの場合、MLCC には高周波用の追加デバイスが必要です」とシュルティス氏は述べています。 「パッケージングにはトレードオフがあります。ファインピッチのバンプは、銅の量が少なく良好な ESR で基板実装に非常に適していますが、パッドにはより多くの銅が含まれているため、ESR はそれほど良くありませんが、PCB 上での作業が容易になります。」

Sultis 氏によると、この技術は PCB 実装を使用した消費者向けデザイン、特にウェアラブルやモノのインターネット (IoT) 向けのデザインで注目を集めています。

「ほとんどの場合、これはカスタム作業ですが、0.1uF コンデンサの代わりに 100nF の E キャップが使用されることがわかります。そのため、1 つまたは 2 つの標準値の E キャップを使用して、設計内のすべてのデカップリング コンデンサを置き換えることができます。」

これはボード レベルまたはパッケージ内で行うことができます。

「私たちのファウンドリパートナーはTSMCで、彼らはパッケージにシリコンコンデンサを使った3Dパッケージングを発表しましたが、他のすべてのパッケージング担当者はこれを必要としています。彼らはシリコントレンチプロセス技術を持っていません。」と彼は言いました。

同氏はまた、シリコンコンデンサはMLCCと同様に低周波ノイズの影響を受けにくく、磁化を引き起こす可能性のあるニッケルメッキがないことも指摘している。

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