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中国科大研制(zhi)新型隔离电源(yuan)芯(xin)片

( 2020-05-18 )

中国科大研制新型隔离电源芯片(pian)

中国(guo)科大新闻网:http://news.sandstruckwash.com/info/1055/74199.htm

     近日,中国(guo)科大国(guo)家示范性(xing)微电子学院程林(lin)教授课题组在全集成隔离电源芯(xin)片设计(ji)领(ling)域取得重要(yao)成果(guo)。

研究者提出了(le)一种基于玻璃扇出型晶(jing)圆级(ji)封(feng)装(FOWLP)的全集成(cheng)隔离电源芯片。所提出的架构通过在单个

玻璃(li)衬底上利用三层(ceng)再布(bu)线层(ceng)(RDL)实现了高性能微型(xing)变(bian)压器(qi)的绕(rao)制,并(bing)完成与发射和接收芯片的互联,

有效地(di)提高了芯片(pian)转换效率(lv)和功率(lv)密(mi)度,为今后(hou)隔离电源芯片(pian)的(de)设计提供一(yi)个(ge)新的(de)解决方案。该(gai)研究(jiu)成果(guo)

2月18日以(yi)“A 1.25W 46.5%-Peak-Efficiency Transformer-in-Package Isolated DC-DC Converter Using Glass-Based

 Fan-Out Wafer-Level Packaging Achieving 50mW/mm2 Power Density”为题发表在(zai)集成电路设(she)计领(ling)域最高级别会议

 IEEE International Solid-State Circuits Conference (ISSCC)上。受疫情影响,会议于2021年2月13日(ri)至22日在(zai)

线上(shang)举行,该(gai)成果还被(bei)入选在该(gai)会议(yi)上进行DEMO演(yan)示(shi)。

     隔(ge)离电源(yuan)芯片对于在恶劣(lie)的工业环境中保证系(xi)统的安(an)全和可靠性起到至关重要的作用。在一些尺寸和成本

受限的应用中,如何高效地在相互隔离的两个地之间传输数(shu)百毫(hao)瓦的功率(lv)是当前面临的一个主要挑(tiao)战,近(jin)年(nian)来(lai)

得到了(le)学术界(jie)和(he)工业(ye)界(jie)的(de)高度关注。与传统隔(ge)离电源芯片相比,该研(yan)究(jiu)基于(yu)利用先进的(de)玻璃扇出型晶(jing)圆级封装

技术,将接收和发射(she)芯片通过封(feng)装(zhuang)上可再布线(xian)层制成的微型变(bian)压器进行互联(lian)封(feng)装(zhuang),不需要额外的变(bian)压器芯片,

克服(fu)了现有芯片(pian)(pian)设计(ji)中(zhong)需要三(san)颗甚至四颗芯片(pian)(pian)的(de)缺点(dian)从而(er)大(da)大(da)提高了隔离(li)电源的(de)转换效(xiao)率和功(gong)率密度(du)。此(ci)外(wai),

该(gai)研究中还提出了(le)(le)一种采(cai)用了(le)(le)可(ke)变电容的(de)(de)功(gong)率管栅极电压控制(zhi)技术,实现了(le)(le)在更(geng)宽的(de)(de)电源电压范围下,控制(zhi)栅

峰值(zhi)电压使(shi)其保持在最佳的安全电压范围(wei),而(er)无(wu)需(xu)采用特殊厚栅氧工(gong)艺的功率(lv)管,实现更高的效(xiao)率(lv)和降低成本。

最终测试结果表明该隔(ge)离电源芯片(pian)实(shi)现了(le)46.5%的峰(feng)值(zhi)转(zhuan)换效(xiao)率和最大1.25W   的输出(chu)功率,并且最(zui)终(zhong)的封(feng)装尺寸

仅有(you)5mm×5mm,在目前所报(bao)道(dao)的无磁芯隔离电源芯片中效率和功(gong)率密度均(jun)为(wei)最(zui)高。

图(tu)1. 论文中提出(chu)的全集(ji)成隔离电(dian)源芯片解决方案

2. 隔(ge)离电(dian)源(yuan)系统(tong)封装和芯片(pian)照片(pian)

   论文第(di)一(yi)作(zuo)者为(wei)我校微电子学院博(bo)士后潘东方,程林教授(shou)为(wei)通讯作(zuo)者,这是中国科(ke)大首次以(yi)第(di)一(yi)作(zuo)者单位在(zai)

ISSCC上发(fa)表论文(wen)。ISSCC创建于1953年,是国际(ji)上最尖端芯片(pian)技术发(fa)表之(zhi)地(di),每(mei)年大(da)约有200篇(pian)论文(wen)入(ru)选(xuan)。

由于ISSCC在学术和产业界受到极大关注,也被称为集(ji)成电路设计领域的(de)“奥(ao)林匹克(ke)大会”。本项研究得到了(le)

国家自然科(ke)学基金委、科(ke)技部和中科(ke)院等的资助,并得到了信息(xi)科(ke)学实验中心EDA软硬(ying)件平台的支持。

ISSCC会议官(guan)网:

                                                                                                           (微电子学(xue)(xue)院(yuan)、信息科学(xue)(xue)技术(shu)学(xue)(xue)院(yuan)、科研部


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