近日，中國科大國家示范性微電子學(xué)院程林教授課題組在全集成隔離電源芯片設(shè)計領(lǐng)域取得重要成果。研究者提出了一種基于玻璃扇出型晶圓級封裝(FOWLP)的全集成隔離電源芯片。
所提出的架構(gòu)通過在單個玻璃襯底上利用三層再布線層(RDL)實現(xiàn)了高性能微型變壓器的繞制，并完成與發(fā)射和接收芯片的互聯(lián)，有效地提高了芯片轉(zhuǎn)換效率和功率密度，為今后隔離電源芯片的設(shè)計提供一個新的解決方案。
IT之家了解到，該研究成果 2 月 18 日發(fā)表在集成電路設(shè)計領(lǐng)域最高級別會議 IEEE International Solid-State Circuits Conference (ISSCC)上。
據(jù)介紹，隔離電源芯片對于在惡劣的工業(yè)環(huán)境中保證系統(tǒng)的安全和可靠性起到至關(guān)重要的作用。在一些尺寸和成本受限的應(yīng)用中，如何高效地在相互隔離的兩個地之間傳輸數(shù)百毫瓦的功率是當(dāng)前面臨的一個主要挑戰(zhàn)，近年來得到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的高度關(guān)注。
與傳統(tǒng)隔離電源芯片相比，該研究基于利用先進(jìn)的玻璃扇出型晶圓級封裝技術(shù)，將接收和發(fā)射芯片通過封裝上可再布線層制成的微型變壓器進(jìn)行互聯(lián)封裝，不需要額外的變壓器芯片，克服了現(xiàn)有芯片設(shè)計中需要三顆甚至四顆芯片的缺點從而大大提高了隔離電源的轉(zhuǎn)換效率和功率密度。
此外，該研究中還提出了一種采用了可變電容的功率管柵極電壓控制技術(shù)，實現(xiàn)了在更寬的電源電壓范圍下，控制柵極峰值電壓使其保持在最佳的安全電壓范圍，而無需采用特殊厚柵氧工藝的功率管，實現(xiàn)更高的效率和降低成本。最終測試結(jié)果表明該隔離電源芯片實現(xiàn)了 46.5% 的峰值轉(zhuǎn)換效率和最大 1.25W 的輸出功率，并且最終的封裝尺寸僅有 5mm×5mm，在目前所報道的無磁芯隔離電源芯片中效率和功率密度均為最高。
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