离散半导体的5大趋势：新动态与未来展望

半导体是技术世界中不为人知的英雄。它们在幕后工作，应用于从玩具和智能手机到汽车和恒温器的各种设备中。它们还使得如人工智能和机器学习等突破性技术成为可能。

但并非所有半导体都是平等创造的。有些是离散的，意味着它们是执行基本电子功能的单一设备。其他则是集成的，意味着它们由单一芯片上的许多设备组成，执行复杂功能。

离散半导体执行的基本功能包括整流（二极管）、放大（晶体管）和开关（晶体管和晶闸管）。离散器件通常有两个或三个端子。它们可能看起来简单，但对于许多需要高性能、低功耗和更大功能性的应用而言，它们是必不可少的。它们还提供比集成电路（ICs）更多的灵活性和定制性。

离散半导体市场正在蓬勃发展。预计从2021年到2027年，其复合年增长率（CAGR）为6.3%，到2027年市场规模将达到370亿美元。市场增长是由工业、消费电子、信息技术和电信、汽车及其他应用中对离散半导体需求增加所驱动的。

塑造离散半导体未来的趋势 在本文中，我们将探讨五大趋势，这些趋势正在塑造离散半导体的未来，以及电子工程师如何在其设计中利用这些趋势。这些趋势是人工智能（AI）、先进材料、先进封装、新颖架构和物联网（IoT）。让我们深入了解！

人工智能

AI需要离散半导体具备智能化、高效率以及处理大量数据和计算的能力。离散半导体通过使用先进材料和架构实现这一点，从而实现更高速度、更低功耗和更大的功能性。

例如，智能传感器可以使用AI算法在本地处理数据，并与其他设备或云通信，而边缘计算设备可以在不依赖云的情况下在网络边缘执行AI任务。

先进材料

先进材料——包括氮化镓（GaN）、碳化硅（SiC）和有机电子学——与传统材料（即硅、锗和砷化镓）相比具有优越的性能和性能。先进材料可以通过提高效率、可靠性、速度和功率密度来增强离散半导体的性能和功能。

例如，由GaN和SiC制成的组件可以承受比硅更高的电压、温度和频率。它们减小了电动汽车、可再生能源和数据中心等应用中电源转换器的尺寸、重量和成本。

有机电子学可以实现灵活、轻便和低成本的光电设备，如有机发光二极管（OLED）、有机太阳能电池和有机激光器。与传统光电设备相比，它们提供了更好的颜色质量、更宽的视角和更低的功耗优势。

新颖架构

新颖架构是设计和集成离散半导体的新方法，提供比传统架构更高的功能性和性能。这些架构包括三维（3D）集成、芯片组和单片微波集成电路（MMICs）。这些架构可以降低离散半导体的成本、尺寸和复杂性，适用于各种应用。

3D集成是一种技术，通过硅通孔（TSVs）或其他互连方式垂直堆叠多个芯片。这种技术可以增加离散半导体的密度、速度和功能性，用于人工智能和机器学习等高性能计算（HPC）应用。

芯片组是可以在基板或中介体上组合形成更大芯片的小芯片。这种技术实现了离散半导体的模块化设计和定制，适用于5G/6G应用。芯片组可以在单个芯片组上集成不同的射频功能（如放大器、滤波器、开关和天线）以及不同的数字功能（如处理器、内存和接口）。

MMICs 是在微波频率下工作的集成电路。它们使用化合物半导体材料如砷化镓或氮化镓制造。它们为航空航天应用如雷达、导航、通信和电子战提供更高的性能和可靠性。

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先进封装

先进封装涉及使用新颖的方法和材料来封装和互连离散半导体。这些方法包括扇出晶圆级封装（FOWLP）、嵌入式晶圆级球栅阵列（eWLB）和通过硅孔（TSV）。这些技术可以促进更高效和可靠的离散半导体，克服传统封装方法的限制。

FOWLP将离散半导体嵌入到模塑化合物中，并在晶圆级上将它们连接到重新分配层（RDL）。这种技术使得离散半导体更加紧凑和集成，适用于汽车应用，如高级驾驶辅助系统（ADAS）、信息娱乐系统和动力总成。

eWLB将离散半导体嵌入到重新配置的晶圆中，并在晶圆级上将它们连接到RDL。这种技术通过提供更好的热量散发、更低的寄生效应和更高的可靠性，改善了热管理、电性能和机械稳定性。eWLB使得离散半导体对于医疗应用更加灵活和稳健，如植入设备、生物传感器和可穿戴设备。

TSV是一种通过硅晶圆或芯片创建垂直电连接的技术。通过实现存储器和逻辑芯片的3D堆叠，TSV可以增加离散半导体的带宽和速度。这使得离散半导体对于工业应用更加密集、性能更高，如机器人、自动化和机器视觉。

物联网

用于物联网的离散元件需要小巧、低功耗，并能够与不同的技术和协议通信，这带来了独特的挑战。离散半导体以高性能、低成本、高可靠性的组件和多样的功能应对这些挑战。例如，二极管提供对电压尖峰和瞬态的保护，晶体管作为开关和放大器用于控制和调节电源，晶闸管提供过电流保护，而LEDs提供视觉反馈。

领先一步

与集成电路相比，离散半导体提供了更多的灵活性和定制性，正在推动突破性技术的发展。为了领先一步，电子工程师和设计师需要紧跟离散半导体设计和制造的最新发展和创新。他们还需要利用新材料、架构和封装技术的优势，为不同的用例和市场优化他们的离散半导体解决方案。