中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)國家示范性微電子學(xué)院教授程林教授課題組在全集成隔離電源芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域取得重要成果,。該研究提出的架構(gòu)通過在單個(gè)玻璃襯底上利用三層再布線層（RDL）實(shí)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……

　　近日據(jù)中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)官網(wǎng)報(bào)道,，該校國家示范性微電子學(xué)院教授程林教授課題組在全集成隔離電源芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域取得重要成果。

　　該研究提出了一種基于玻璃扇出型晶圓級(jí)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(gè)玻璃襯底上利用三層再布線層（RDL）實(shí)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(jì)提供新的解決方案,。

　　2月18日，相關(guān)研究成果以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為題,，發(fā)表在集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域最高級(jí)別會(huì)議國際固態(tài)電路會(huì)議（IEEE International Solid-State Circuits Conference,，簡稱ISSCC）上，該成果被選入在該會(huì)議上進(jìn)行DEMO演示,。

　　隔離電源芯片對于在惡劣的工業(yè)環(huán)境中保證系統(tǒng)的安全和可靠性具有重要作用,。近年來,，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(gè)地之間傳輸數(shù)百毫瓦的功率是當(dāng)前面臨的主要挑戰(zhàn)，得到學(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,，該研究利用先進(jìn)的玻璃扇出型晶圓級(jí)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(jì)中需要三顆甚至四顆芯片的缺點(diǎn)從而提高了隔離電源的轉(zhuǎn)換效率和功率密度。

　　此外,，該研究還提出了一種采用可變電容的功率管柵極電壓控制技術(shù),，實(shí)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,，而無須采用特殊厚柵氧工藝的功率管,，實(shí)現(xiàn)更高的效率和降低成本。

　　測試結(jié)果表明,，該隔離電源芯片實(shí)現(xiàn)了46.5%的峰值轉(zhuǎn)換效率和最大1.25W的輸出功率,，且最終的封裝尺寸僅有5mm×5mm，在目前所報(bào)道的無磁芯隔離電源芯片中效率和功率密度均為最高,。

　　中國科大微電子學(xué)院博士后潘東方為論文第一作者,，程林為論文通訊作者，這是中國科大首次以第一作者單位在ISSCC上發(fā)表論文。研究工作得到國家自然科學(xué)基金委員會(huì),、科技部和中科院等的資助,。

　　圖1. 論文中提出的全集成隔離電源芯片解決方案（圖自：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)官網(wǎng)）

　　圖2.隔離電源系統(tǒng)封裝和芯片照片（圖自：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)官網(wǎng)）

　　國際固態(tài)電路會(huì)議（ISSCC）創(chuàng)建于1953年，是國際上最尖端芯片技術(shù)發(fā)表之地,，每年大約有200篇論文入選,。由于國際固態(tài)電路會(huì)議在學(xué)術(shù)和產(chǎn)業(yè)界受到極大關(guān)注，也被稱為集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域的“奧林匹克大會(huì)”,。程林教授課題組的相關(guān)成果以論文形式在該會(huì)議上發(fā)表,，并進(jìn)行演示。這是中國科大首次以第一作者單位在該會(huì)議上發(fā)表論文,。