عملية BCD

ما هي عملية BCD؟

عملية BCD هي تقنية معالجة متكاملة بشريحة واحدة، طرحتها شركة ST لأول مرة عام ١٩٨٦. تتيح هذه التقنية تصنيع أجهزة ثنائية القطب، وأجهزة CMOS، وDMOS على نفس الشريحة. كما أن مظهرها يُقلل مساحة الشريحة بشكل كبير.

يمكن القول إن عملية BCD تستفيد استفادةً كاملةً من مزايا قدرة القيادة ثنائية القطب، وتكامل CMOS العالي وانخفاض استهلاك الطاقة، وجهد DMOS العالي وقدرة تدفق التيار العالية. ومن بين هذه المزايا، يُعد DMOS مفتاح تحسين الطاقة والتكامل. ومع التطور المتزايد لتكنولوجيا الدوائر المتكاملة، أصبحت عملية BCD تقنية التصنيع الرئيسية في PMIC.

مخطط مقطعي لعملية BCD، شبكة المصدر، شكرًا لك

مزايا عملية BCD

تُمكّن عملية BCD من دمج أجهزة ثنائية القطب، وأجهزة CMOS، وأجهزة طاقة DMOS على الشريحة نفسها في آنٍ واحد، حيث تجمع بين الموصلية العالية والقدرة العالية على قيادة الأحمال للأجهزة ثنائية القطب، والتكامل العالي وانخفاض استهلاك الطاقة لـ CMOS، مما يُكمل كل منها الآخر ويُحقق مزاياه الكاملة؛ وفي الوقت نفسه، يمكن لـ DMOS العمل في وضع التبديل باستهلاك منخفض للغاية للطاقة. باختصار، يُعد انخفاض استهلاك الطاقة، وكفاءة الطاقة العالية، والتكامل العالي من أهم مزايا BCD. كما يُمكن لعملية BCD تقليل استهلاك الطاقة بشكل كبير، وتحسين أداء النظام، وتحقيق موثوقية أفضل. تتزايد وظائف المنتجات الإلكترونية يومًا بعد يوم، وتزداد أهمية متطلبات تغيير الجهد، وحماية المكثفات، وإطالة عمر البطارية. تُلبي خصائص السرعة العالية وتوفير الطاقة لـ BCD متطلبات عملية رقائق إدارة الطاقة/التناظرية عالية الأداء.

التقنيات الرئيسية لعملية BCD

تشمل الأجهزة النموذجية لعملية BCD CMOS منخفض الجهد، وأنابيب MOS عالية الجهد، وLDMOS بجهد انهيار متفاوت، وثنائيات NPN/PNP وSchottky الرأسية، وغيرها. كما تدمج بعض العمليات أجهزة مثل JFET وEEPROM، مما ينتج عنه تنوع كبير في الأجهزة في عملية BCD. لذلك، بالإضافة إلى مراعاة توافق أجهزة الجهد العالي والمنخفض، وعمليات النقر المزدوج، وعمليات CMOS، وغيرها في التصميم، يجب أيضًا مراعاة تقنية العزل المناسبة.

في تقنية عزل BCD، ظهرت تقنيات عديدة، مثل عزل الوصلات، والعزل الذاتي، والعزل الكهربائي، واحدة تلو الأخرى. تعتمد تقنية عزل الوصلات على تركيب الجهاز على الطبقة الفوقية من النوع N للركيزة من النوع P، واستخدام خصائص الانحياز العكسي للوصلة PN لتحقيق العزل، نظرًا لتمتعها بمقاومة عالية جدًا في ظل الانحياز العكسي.

تعتمد تقنية العزل الذاتي بشكل أساسي على عزل الوصلة PN، والتي تعتمد على خصائص الوصلة PN الطبيعية بين منطقتي المصدر والصرف للجهاز والركيزة لتحقيق العزل. عند تشغيل أنبوب MOS، تُحاط منطقة الاستنزاف بمنطقة المصدر والصرف والقناة، مما يُشكل عزلًا عن الركيزة. عند إيقاف تشغيله، يكون التقاطع PN بين منطقة الصرف والركيزة منحازًا عكسيًا، ويُعزل الجهد العالي لمنطقة المصدر بواسطة منطقة الاستنزاف.

يستخدم العزل الكهربائي وسائط عازلة مثل أكسيد السيليكون لتحقيق العزل. بناءً على العزل الكهربائي وعزل الوصلات، طُوّر عزل شبه عازل بدمج مزايا كليهما. ومن خلال الاعتماد الانتقائي على تقنية العزل المذكورة أعلاه، يمكن تحقيق التوافق بين الجهد العالي والمنخفض.

اتجاه تطوير عملية BCD

يختلف تطوير تقنية معالجة BCD عن عملية CMOS التقليدية، التي اتبعت دائمًا قانون مور لتطويرها باتجاه عرض خط أصغر وسرعة أكبر. تتميز عملية BCD بشكل عام بثلاثة اتجاهات: الجهد العالي، والطاقة العالية، والكثافة العالية.

1. اتجاه BCD عالي الجهد

يمكن لـ BCD عالي الجهد تصنيع دوائر تحكم عالية الموثوقية منخفضة الجهد ودوائر DMOS فائقة الجهد على نفس الشريحة في آنٍ واحد، ويمكنها إنتاج أجهزة عالية الجهد بجهد يتراوح بين 500 و700 فولت. ومع ذلك، بشكل عام، لا تزال BCD مناسبة للمنتجات ذات المتطلبات العالية لأجهزة الطاقة، وخاصةً أجهزة BJT أو DMOS عالية التيار، ويمكن استخدامها للتحكم في الطاقة في الإضاءة الإلكترونية والتطبيقات الصناعية.

التقنية الحالية لتصنيع BCD عالي الجهد هي تقنية RESURF التي اقترحها Appel وآخرون عام ١٩٧٩. صُنع الجهاز باستخدام طبقة فوقية مُشَوَّبة قليلاً لجعل توزيع المجال الكهربائي السطحي أكثر تسطحًا، مما يُحسِّن خصائص انهيار السطح، بحيث يحدث الانهيار في الجسم بدلاً من السطح، مما يزيد من جهد انهيار الجهاز. يُعدّ التشويب الخفيف طريقة أخرى لزيادة جهد انهيار BCD. ويستخدم بشكل أساسي DDD (مصرف التشويب المزدوج) ذي التصريف المنتشر المزدوج وLDD (مصرف التشويب الخفيف) ذي التصريف المُشَوَّب قليلاً. في منطقة تصريف DMOS، تُضاف منطقة انجراف من النوع N لتغيير التلامس الأصلي بين مصرف N+ والركيزة من النوع P إلى التلامس بين مصرف N- والركيزة من النوع P، مما يزيد من جهد الانهيار.

2. اتجاه BCD عالي الطاقة

يتراوح نطاق جهد BCD عالي القدرة بين 40 و90 فولت، ويُستخدم بشكل رئيسي في إلكترونيات السيارات التي تتطلب قدرة تشغيل عالية التيار، وجهدًا متوسطًا، ودوائر تحكم بسيطة. وتتمثل خصائصه المطلوبة في قدرة تشغيل عالية التيار، وجهدًا متوسطًا، ودائرة تحكم بسيطة نسبيًا في الغالب.

3. اتجاه BCD عالي الكثافة

رقاقة BCD عالية الكثافة، يتراوح نطاق جهدها بين 5 و50 فولت، وقد يصل جهد بعض إلكترونيات السيارات إلى 70 فولت. يمكن دمج وظائف أكثر تعقيدًا وتنوعًا على الشريحة نفسها. تعتمد رقاقة BCD عالية الكثافة على بعض أفكار التصميم المعياري لتحقيق تنوع المنتجات، وتُستخدم بشكل رئيسي في تطبيقات إلكترونيات السيارات.

التطبيقات الرئيسية لعملية BCD

تُستخدم عملية BCD على نطاق واسع في إدارة الطاقة (التحكم في الطاقة والبطارية)، ومحركات العرض، وإلكترونيات السيارات، والتحكم الصناعي، وغيرها. تُعد رقاقة إدارة الطاقة (PMIC) من أهم أنواع الرقاقات التناظرية. كما يُعد الجمع بين عملية BCD وتقنية SOI سمة رئيسية لتطوير عملية BCD.

يمكن لشركة VET-China توفير أجزاء الجرافيت، واللباد الصلب الناعم، وأجزاء كربيد السيليكون، وأجزاء كربيد السيليكون cvD، والأجزاء المطلية sic/Tac في غضون 30 يومًا.
إذا كنت مهتمًا بمنتجات أشباه الموصلات المذكورة أعلاه، فلا تتردد في الاتصال بنا في المرة الأولى.

هاتف:+86-1891 1596 392
واتساب: 86-18069021720
بريد إلكتروني:yeah@china-vet.com