制造工艺与封装技术进步提升运放性能

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     新应用对运放提出诸如高速、低功耗、高集成度等新的技术要求。 为此，设计人员不断探索新的设计方法，
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  Q$ l" i( |/ [! Z% Z% z但只从设计着手不足以实现具有竞争力的产品，只有配合适当的制造工艺和封装技术才能将不断优化产品 性能，适应新的应用需求。美国国家半导体(NSC)亚太区放大器产品市场经理胡国佳指出，“运放产品的竞 争力其实是电路设计、制造工艺技术、封装技术三者的函数，少了任何一个环节，都无法在市场上推出具 有竞争力的产品。”  
: v7 z9 Y+ n2 Z9 ]" `目前运放产品主要采用 CMOS、双极、BiCMOS 等工艺制造。许多运算放大器系列都提供单通道、双通道 和四通道三种封装形式，从而为设计提供了大的灵活性。各种新型封装的电路板占位面积正在日益缩小。 单通道运算放大器可采用 SOT23 封装以及结构相似但外形更加小巧的 SC70封装，双通道器件有 SOT23-8 封装，采用 WCSP芯片级封装的运算放大器的占位面积更小。此外，领先半导体厂商还在不断研发新的工 艺和封装技术以进一步提升运放产品的性能。  
NSC 表示已有针对低电压、低成本、高速、低噪声、高集成度等不同需求所设计的五种制造工艺。以低电 压、低功耗的运算放大器为例，由于 NSC 拥有先进的 CMOS/BiCMOS 工艺技术，而且可将产品装配在极 为小巧的封装之内，因此早在 1994 年 NSC 就推出首款采用 SOT23 封装的单组装运算放大器(LMC7101)， 并在 1997 年推出采用 SC70“矽尘”封装的运算放大器(LMV321)。目前这两种封装已成为单组装运算放大器 的业界标准封装。  
" i) H1 \  P5 w- N/ X为顺应新一代通信设备、视频产品及其它高速系统需要较低功耗的趋势，NSC 开发了自有的 VIP10 互补双 极工艺技术，这是一种速度快而又以电介质绝缘的互补双极集成电路工艺技术，可以将深沟技术应用到压 焊圆片上，以便可以利用电介质实现完全绝缘，确保高速放大器可以充分发挥其性能。NSC 在 2001 年推 出首系列采用 VIP10 工艺技术制造的 LMH 系列高速运算放大器。  
         其中 LMH6738 和 LMH6739， 信号带宽达到 750MHz，可驱 动目前应用中的高分辨率 视频信号，其应用包括 LCD 投影机、多媒体设备、视频会 议系统和 HDTV、xDSL 调制 解调器以及机顶盒等高速应 用方案。  
        此外，ADI 公司也利用先进工 艺和封装技术积极开辟放大
; `5 h$ k7 C3 B- [器领域的新天地。该公司产品 线经理Curt Ventola表示，ADI 将凭借多年的设计经验以及 XFCB(超高速互补双极型)工 艺技术和 WLCSP封装技术开 发出适合更多新要求的放大器产品。WLCSP 是一种晶圆级芯片封装技术，可以让芯片面积与封装面积之 比超过 1:1.14，绝对尺寸仅有 32 平方毫米，约为普通 BGA 封装的 1/3，仅仅相当于 TSOP 封装内存芯片 面积的 1/6。  
* }+ w- T' F  o/ r5 [9 o; o         而 Intersil 则采用互补 BiCMOS 工艺技术制造新型系列运放产品。其中包括电流反馈、电压反馈、精度运 放、低噪声运放和各种差分线驱动放大器。  
: E5 d! j# i4 G9 j4 A+ {4 _- o设计人员一直在寻求更好的性能，对于电池驱动系统，这通常表现在低功耗方面；而在工业、医疗和感测 应用领域，精度和噪声性能又成为关键指标，在某些情况下这就驱使采用更小的几何工艺。  
        对于蜂窝电话和便携式多媒体应用，要求放大器具有小巧的物理尺寸；兼容低电压；待机状态下具有低
% a, O9 g& I# m" n0 }的功耗；抑制电源噪声，尤其对蜂窝电话而言；具有高效率，能提高电池使用寿命。这些特性上的要求需 要采用先进的亚微米 CMOS 或 BiCMOS 工艺技术(0.5µm to 0.18µm)以及先进的封装技术，例如倒装芯 片。  
  f$ S* F' [( ^( I% T) _7 q而对于 DVD 和其它视频应用，带有非常平直的 30MHz 带宽的高速放大器可用于高清数字电视；在视频放 大器中集成重构的滤波器，可以滤除来自视频数模转换器的噪声；多输入/输出视频放大器支持不同格式的 视频信号，这就需要采用双极或 BiCMOS 工艺技术。  
$ u$ ]; D" L+ Y+ U" F2 v6 I$ f目前 ST 正以小封装形式提供低成本系列的宽带、负输入轨和输出轨至轨运算放大器。其 TSH8x 器件可满 足大批量视频应用要求，如 RGB 信号驱动和切换，这些应用需要低成本的高性能信号放大和信号调节。 TSH80、TSH81 和 TSH82 分别是单运放、有待机模式的单运放和双电压反馈运放器件。  
凌特公司则采用 CMOS、 BiCMOS、双极和先进的射频工艺技术，开发出各类放大器产品。例如该公司针 对高性能视频领域推出的型号为LT6553的放大器，分辨率超过了1600x1200像素，适用于SXGA和UXGA LCD 投影仪及监视器、扫描仪，以及车载导航和车内视频系统等汽车显示器系统、数码相机及 CCD 影像
! }6 ?+ k* v4 M系统。对于简单的多路复用和信号路由，LT6553 具有关/闭功能，能够在 50ns 内启动，适合扩频和便携式 应用。  
6 |) U* V# |" k  r6 p5 ]+ |德州仪器公司(TI)高速信号调节产品部战略市场经理 Jim Karki 表示，TI 采用领先的工艺技术可满足高速放 大器用户的不同要求。例如，OPA727 就是 TI 采用 e-trim 技术设计的高精度、高速 12V CMOS 运算放大 器，该器件属于其 Burr-Brown 产品线。e-trim 是 TI 的一种新型微调技术，能够在制造的终阶段对失调 电压及温度漂移进行校准。  
* N& U* r: ~6 {) w/ _: A; Q对 DSL 应用而言，快速、高电压处理很关键。目前 TI 正以新的工艺技术拓展在该领域的能力以满足未来 的需要。TI 已推出高输出电流、高增益带宽的双运算放大器 OPA2614。该器件具有低输入电压噪声和低谐 波失真等特性，可为差动配置的 DSL 驱动器解决方案提供高动态范围。Jim Karki 透露，很快 TI 将发布更 多的集成模拟视频处理产品。
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新应用对运放提出诸如高速、低功耗、高集成度等新的技术要求。