这篇文章介绍沟槽栅功率MOSFET的动态FOM，以及可靠性优化方案，
对功率器件而言，总损耗=导通损耗+开关损耗，前者是静态损耗，后者是动态损耗，
设计时往往无法兼顾
调整某一参数，可以减小导通损耗，却会增大开关损耗，反之亦然。
比如，相比MOSFET，IGBT引入电导调制效应，显著提升导通能力，减小静态损耗，
代价是，拖尾电流的存在，使得关断损耗明显增大，动态损耗上升。
因此，我们只能针对不同应用场景，寻求相应的最优trade-off。
常用动态FOM值评估器件开关损耗与导通损耗之间的权衡关系，具体如下，
其实就是QG和Rdon的乘积，前者代表开关损耗，后者代表导通损耗，
我们希望该值越小越好。
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如上，200V以下，各种耐压等级功率MOSFET的QG×Rdon，
导通电阻和栅电荷数据基于数据手册典型值，100V、200V器件采用10V栅极驱动，20V~40V器件采用4.5V栅极驱动，
虚线是此前报道的最佳结果，实线是本文收集的最先进器件结果（2017年），
本文收集的最佳结果中，30V器件为20nC·mΩ，40V器件为40nC·mΩ，
100V器件为120nC·mΩ，200V器件为600nC·mΩ，
值得注意的是，由于应用场景细分化，导通电阻最低的器件往往并非开关损耗最低的器件，即，QG×Rdon并非最小，
例如有一款40V沟槽栅功率MOSFET在10V驱动下典型电阻为0.54 mΩ，4.5V驱动下为0.8 mΩ，电阻接近最低，
但在4.5V驱动下它的栅电荷为81nC，因此QG×Rdon值为65nC·mΩ，明显大于上图中40V器件的QG×Rdon最优值，
换言之，这款器件通过牺牲开关损耗，换取极低的导通电阻，
因此，该器件在导通损耗为主的应用中（如电机控制）表现优异，但在开关损耗为主的应用中（如MHz级DC-DC转换）并非优选。
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这张图则是几种不同类型沟槽栅功率MOSFET器件的BV-Ron,sp权衡，不同颜色代表不同时间段，
包括传统结构，TBOX结构（厚底部氧化层）、浮空P屏蔽区结构、积累型沟道结构、W型栅极结构、超结器件以及RSO-MOS器件，
黑色实线代表1维Si器件极限，
想象一条垂直于横轴的直线，如果某种器件的性能点位于1维Si极限下方，表明可以在相同耐压下，实现更小的导通电阻，
可以看到，随着时间的推移，超结、RSO-MOS等器件陆续打破了1维Si极限，实现击穿电压与导通电阻之间更优异的trade-off。
再说沟槽栅功率MOSFET的可靠性，
主要有两方面，1、制造，2、应用，
先说制造，关键工艺包括沟槽刻蚀、栅氧化、沟槽顶部多晶硅氧化、平坦化，以及接触刻蚀工艺，
与沟槽制造相关的缺陷，会体现在最终测试的IGSS和IDSS失效，或者长时段HTRB和HTGB失效，
另一关键是沟槽刻蚀后，至栅氧、多晶硅填充工艺的时间间隔，
已有研究表明，若刻蚀后，沟槽长时间暴露且未填充，可能导致IGSS失效增加，以及寿命测试中的阈值电压不稳定性。
另外刻蚀后，沟槽不应暴露于有机化合物（光刻胶副产品），否则会污染刻蚀表面。
在应用层面也有一些有趣的创新，
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（a）是在沟槽栅功率MOSFET中集成温度传感器，
由于芯片、封装中的热阻以及热质量引入的热传播延迟，从PCB甚至引脚框架远程监测器件结温，速度过慢且不准确，无法有效保护器件，
因此前人提出如上方案，在器件中集成温度传感器，
具体做法是通过一个或两个正偏的PN结（图中标注的Vf1、Vf2），实现温度监测功能，
由于二极管正向偏置电压随温度变化速率约为2.2mV/℃，因此可通过二极管电压计算器件结温，
为避免寄生BJT开启，需确保传感器二极管形成于深P区内，使寄生NPN晶体管的电流增益远低于1。
优化方案是采用2个偏置电流不同的二极管，通过监测正向偏置电压随温度的变化差值来测量温度，
上图（a）便是这样一种改进方案——由两个二极管组成的差分温度传感器，
差分信号无需校准，且对共模噪声（如开关期间快速dV/dt形成的位移电流）具有抗干扰性。
工作时，如果外部驱动电路检测到温度传感器的过温条件，可关断器件，或降低占空比，以限制发热。
但这种温度保护不适用于UIS工况，如果在UIS期间出现过温，电感向器件释放能量时，无法采用任何措施减少发热。
图（b）则是在沟槽栅功率MOSFET中集成电流传感器，
为应付可能的过流风险，常规做法是串联外部电流传感电阻，但会使电阻增大，且会引入寄生电感。
那么可以在器件中集成电流传感器，
如图（b），其实很简单，选中的那部分元胞没有N+区，
比如采用10000:1的传感器元胞比例，当主器件导通电流100A，传感器元胞电流仅有10mA，在1Ω传感电阻中产生10mV传感信号，
通过监测传感电阻电压，可检测是否出现过流。
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