ちょっと、そこ！ MOSデバイスのサプライヤーとして、私はかなり長い間半導体ゲームの厚いゲームにいました。 MO、または金属 - 酸化物 - 半導体デバイスは、最新の電子機器のいたるところにあります。彼らは私たちのスマートフォン、ラップトップ、あらゆる種類のガジェットにあります。しかし、何でもすると、彼らは不利な点のかなりの割合を持っています。それらを掘り下げましょう。
1。静電放電（ESD）に対する感度
MOSデバイスは、静電放電に非常に敏感です。メタルドアノブに触れると、少しショックを受けることがあることを知っていますか？まあ、その小さなザップはMOSデバイスにとって災害になる可能性があります。 MOSFET（金属 - 酸化物 - 半導体場 - 効果トランジスタ、一般的なタイプのMOSデバイス）の薄い酸化物層は非常に脆弱です。わずかな静電電荷でさえ、この酸化物層をパンチして、短い回路を作成できます。
これは、製造、取り扱い、および組み立てプロセス中に、追加の予防策を講じなければならないことを意味します。労働者は特別な反衣類を着用し、接地されたワークベンチを使用する必要があります。生産に多くの複雑さとコストを追加します。たとえば、大規模な製造工場では、ESD保護対策を実施するコストは、生産予算全体のかなりの部分になる可能性があります。また、出荷や取り扱い中にデバイスがESDによって破損した場合、米国のサプライヤーと顧客の両方にとって損失です。
2。制限された電力処理機能
MOSデバイスのもう1つの大きな欠点は、限られた電力 - 処理能力です。双極ジャンクショントランジスタ（BJTS）などの他のタイプの半導体デバイスと比較して、MOSFETはそれほど多くのパワーを処理できません。 MOSデバイスを介してパワーを押しすぎようとすると、過熱する可能性があります。
熱はMOSデバイスの敵です。温度が上昇すると、デバイスの性能が低下します。電荷キャリアの可動性は減少します。つまり、デバイスが遅くなります。また、温度が高すぎると、デバイスに永久的な損傷を引き起こす可能性があります。産業用具や電気自動車の電源などの高電力アプリケーションの場合、多くの場合、必要な電力を処理するために複数のMOSデバイスを並行して使用する必要があります。これにより、コストが増加するだけでなく、回路基板上のスペースを増やします。
3。漏れ電流
漏れ電流は、MOSデバイスの持続的な問題です。デバイスがオフ状態にあるはずであっても、それを流れる電流はまだ少ない。この漏れ電流は一見取るに足らないように思えるかもしれませんが、数百万または数十億のMOSトランジスタを備えた大規模な統合された回路では、すぐに加算される可能性があります。
バッテリー - スマートフォンやスマートウォッチなどの駆動デバイスでは、漏れ電流が大きな関心事です。デバイスがスタンバイモードであっても、バッテリーを排出します。たとえば、最新のスマートフォンは、回路基板上のすべてのMOSデバイスからの漏れ電流の累積効果のために、予想よりもはるかに短いスタンバイ時間がある場合があります。また、MOSデバイスのサイズを縮小し続けて積分密度を高めるにつれて、漏れ電流の問題がさらに顕著になります。
4。しきい値電圧の変動
MOSデバイスのしきい値電圧は、デバイスが電流の導かを開始する電圧です。ただし、このしきい値電圧は、デバイスごとに異なる場合があります。製造プロセスの変動、温度の変化、老化など、この変動を引き起こす可能性のあるいくつかの要因があります。
しきい値電圧のこの変動は、MOSデバイスの一貫性のないパフォーマンスにつながる可能性があります。たとえば、デジタル回路では、一部のトランジスタのしきい値電圧が高すぎるか低すぎる場合、ロジックエラーを引き起こす可能性があります。設計者は、回路設計プロセス中にこの変動を説明する必要があります。これにより、複雑さが追加され、回路全体の性能が制限されます。また、MOSデバイスを使用した高精度アナログ回路を達成することがより困難になります。
5。放射線感度
MOSデバイスは放射線に非常に敏感です。核源からの宇宙線や放射線などの放射線は、MOSデバイスの半導体材料に電子ペアを作成できます。これらの余分な充電キャリアは、デバイスの電気特性を変更し、誤動作につながる可能性があります。
宇宙用途または原子力発電所では、この放射線感度が大きな問題です。衛星やその他のスペースベースの電子機器の場合、MOSデバイスを放射線から保護するために特別なシールドを使用する必要があります。このシールドは、システム全体に重量とコストを追加します。そして、シールドがあっても、依然として放射線のリスクがあります - 時間の経過とともに失敗を誘発します。
6。高度な製造の高コスト
MOSデバイスをより小さく、より強力にするよう努めているため、製造コストは急上昇しています。 7-ナノメートルやより小さなMOSFETを生産するために使用されるような高度な製造プロセスには、非常に高価な機器とクリーンルーム施設が必要です。
これらの高度なプロセスに関連する研究開発コストも膨大です。私たちは、新しい材料、製造技術、設計方法の開発に多くのお金を投資する必要があります。これらのすべてのコストは最終的に顧客に引き継がれ、最終製品の高価になります。たとえば、高度なMOSベースのプロセッサを備えた最新のハイエンドスマートフォンは、MOSデバイスの製造のコストが高いことのために、古いモデルよりもはるかに高価です。
関連製品とソリューション
MOSデバイスには欠点がありますが、市場には、特定のアプリケーションで代替品を補完または提供できる他の製品もあります。例えば、酵母細胞壁健康製品業界にはさまざまなアプリケーションがあります。 MOSデバイスに直接関係していませんが、さまざまな分野で利用可能な製品の多様性を示しています。同様に、セレン濃縮酵母パウダーそして酵母タンパク質粉末また、健康に関連する原材料市場の興味深い製品です。
結論
これらの不利な点にもかかわらず、MOSデバイスは、高い入力インピーダンス、通常の動作の低い消費電力、統合の容易さなど、多くの利点があるため、依然として広く使用されています。当社では、これらの欠点を軽減する方法に常に取り組んでいます。私たちは、ESDの感度を低下させ、電力 - 取り扱い能力を高め、漏れ電流を最小限に抑えることができる新しい材料と製造プロセスを開発するための研究に投資しています。
MOSデバイスの市場にいて、製品のこれらの欠点にどのように対処できるかについて詳しく知りたい場合、またはアプリケーションに特定の要件がある場合は、お気軽にご連絡ください。詳細な議論をして、あなたに最適な解決策を見つけるためにここにいます。
参照
- ニーメン、DA（2019）。半導体物理学とデバイス：基本原則。 McGraw -Hill Education。
- Streetman、BG、＆Banerjee、SK（2015）。ソリッドステート電子デバイス。ピアソン。
