超緊湊DC-DC轉(zhuǎn)換器μPOL的介紹

自2019年起，5G服務(wù)就已進(jìn)入了商業(yè)化部署階段。然而，要想真正發(fā)揮這項(xiàng)技術(shù)所承諾的超高速和超低延遲的優(yōu)勢(shì)，還需要進(jìn)一步提高相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。其中一項(xiàng)創(chuàng)新就是載波聚合技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)通過同時(shí)利用多個(gè)頻段來提高通信吞吐量。

TDK研發(fā)的超緊湊DC-DC轉(zhuǎn)換器通過為網(wǎng)絡(luò)中的現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGAs）和下一代芯片組供電，以推動(dòng)這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。本期推文就帶您一探究竟！

雖然5G（第五代移動(dòng)通信技術(shù)）服務(wù)在2020年左右才在全球推廣，但可以說現(xiàn)在還未真正感受過5G優(yōu)勢(shì)的人群已為數(shù)不多。要想讓5G更實(shí)質(zhì)性地改善我們的生活和社會(huì)，還將面臨諸多挑戰(zhàn)，其中包括基站網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)、用戶設(shè)備的采用和內(nèi)容的開發(fā)，所有這些都離不開持續(xù)性的技術(shù)創(chuàng)新。

基于5G的下一代通信系統(tǒng)會(huì)具有更先進(jìn)的功能，所以被稱為超越5G（Beyond 5G），預(yù)計(jì)將于2030年左右亮相。它的特點(diǎn)包括功耗超低（只有5G 的1/100），面對(duì)安全威脅和災(zāi)難具有超高的靈活性和可靠性，設(shè)備在無人干預(yù)的情況下也能自主運(yùn)行，其超強(qiáng)的可擴(kuò)展性支持與衛(wèi)星和其他設(shè)備無縫連接。這一切都是大量技術(shù)突破的成果。

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資料來源：《Beyond 5G信息通信技術(shù)戰(zhàn)略中期報(bào)告》（草案），2022年5月。

Beyond 5G指繼5G之后的移動(dòng)通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)既推動(dòng)了新價(jià)值的創(chuàng)造，如超低功耗、超高安全性和可靠性、自主性和可擴(kuò)展性，又增強(qiáng)了現(xiàn)有5G功能，包括高速、高容量、低延遲和多并發(fā)連接。

高速度和高容量是5G的基石，預(yù)計(jì)未來對(duì)這兩個(gè)方面的技術(shù)革新發(fā)展會(huì)有更高的需求。目前，一項(xiàng)名為載波聚合的技術(shù)受到了廣泛關(guān)注，它有望通過跨多個(gè)頻段捆綁傳輸?shù)臒o線電波來加快通信速度?？紤]到捆綁需要大規(guī)模的基站設(shè)施，因此一些小型蜂窩基站已在部署當(dāng)中。小型蜂窩基站是一種緊湊、低功率、覆蓋區(qū)域狹窄的基站，可以作為現(xiàn)有基站的補(bǔ)充。與此同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)載波聚合技術(shù)，還需要小型蜂窩基站符合下一代ORAN*1規(guī)范，并增強(qiáng)光纖傳輸技術(shù)GPON*2。

在這些通信系統(tǒng)的電子電路中，通常采用半導(dǎo)體集成電路（IC），如FPGA*3和SoC*4。因?yàn)槭怯糜谛⌒头涓C基站，電路板空間有限，所以包括集成電路在內(nèi)的所有電路都必須做到小型化。尤其是內(nèi)含大量元件的電源部分更需要縮小空間。具體來說，就是要用更少的外部元件實(shí)現(xiàn)更高的電流密度。

為了應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，TDK在μPOL DC-DC轉(zhuǎn)換器新系列中開發(fā)了可通過世界上最小的封裝提供最高電流密度的FS1412。該產(chǎn)品的尺寸僅為5.8mm × 4.9mm × 1.6mm，為電路板空間受限的應(yīng)用提高了電源效率。該產(chǎn)品可放置在FPGA、SoC、ASIC*5等復(fù)雜芯片組附近，通過提供一流的電流密度，同時(shí)減少所需元件數(shù)量，因而有助于縮小整體電路板尺寸。由于它可以安裝在芯片組附近，因此最大限度地減少了電路板的走線功耗*6，從而實(shí)現(xiàn)了出色的散熱性能，同時(shí)降低元件、電路板尺寸和組裝成本。

FS1412μPOL轉(zhuǎn)換器可充分滿足小型蜂窩基站、O-RAN和GPON等應(yīng)用中的FPGA和SOC電源需求，從而支持5G中載波聚合技術(shù)的發(fā)展。這款產(chǎn)品的多功能也適用于其他應(yīng)用，例如大數(shù)據(jù)、機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能（AI）、5G蜂窩、IoT設(shè)備、通用電信和企業(yè)計(jì)算。

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使用μPOL可減少電源部分的外部元件數(shù)量，將占用空間縮減至傳統(tǒng)分立式電源的1/3。

μPOL是美國電源IC設(shè)計(jì)初創(chuàng)企業(yè)Faraday Semi開發(fā)的高功能功率半導(dǎo)體，該公司于2018年加入TDK集團(tuán)，其中還嵌入了TDK專有的SESUB*7封裝技術(shù)，并采用了3D集成技術(shù)*8。該產(chǎn)品是TDK原創(chuàng)技術(shù)的集中體現(xiàn)，與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手相比，能夠提供更佳的電流密度。

來自Faraday Semi的Parviz Parto談及未來前景時(shí)提到：“μPOL系列通過提升原理圖和布局的設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化了整體電源規(guī)劃。我們堅(jiān)信這款產(chǎn)品是載波聚合技術(shù)中高性能芯片組所不可或缺的元件，今后我們也將繼續(xù)豐富我們的產(chǎn)品陣容。”

實(shí)現(xiàn)高速通信的5G和Beyond 5G預(yù)計(jì)將推動(dòng)各行各業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型（DX）。展望未來，1412μPOL轉(zhuǎn)換器將是數(shù)字化轉(zhuǎn)型中不可或缺的元件。

FS1412可在更寬的結(jié)溫范圍（-40℃到125℃）內(nèi)工作，電流密度高，每立方英寸能達(dá)到1,000A。

1. ORAN：全稱Open RAN（開放式 RAN）。O-RAN聯(lián)盟正致力于為RAN接口制定開放式技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

2. GPON：全稱Gigabit Passive Optical Network（千兆無源光網(wǎng)絡(luò)），一種支持在公共光纖網(wǎng)絡(luò)中通過單條PON線路使用多種通信方式傳輸和接收數(shù)據(jù)的技術(shù)。

3.?FPGA：全稱Field-Programmable Gate Array（現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列），一種由門陣列組成的半導(dǎo)體集成電路，支持設(shè)計(jì)人員出廠后繼續(xù)配置電路邏輯（因此為“現(xiàn)場(chǎng)可編程”）。

4.?SoC：全稱System-on-a-Chip（片上系統(tǒng)），一種半導(dǎo)體集成電路，用于在單個(gè)半導(dǎo)體芯片上實(shí)現(xiàn)所有系統(tǒng)功能。

5.?ASIC：全稱System-on-a-Chip（片上系統(tǒng)），一種半導(dǎo)體集成電路，用于在單個(gè)半導(dǎo)體芯片上實(shí)現(xiàn)所有系統(tǒng)功能。

6.?功率損耗：在傳輸過程中以熱能形式損失的電能。

7.?SESUB：全稱Semiconductor Embedded in Substrate（嵌入至基板的半導(dǎo)體），一種將集成電路（半導(dǎo)體）嵌入樹脂基板并通過3D安裝無源元件和其他元件使其模塊化的技術(shù)。

8.?3D集成：一種將半導(dǎo)體芯片堆疊到單一封裝的技術(shù)。

以上就是超緊湊DC-DC轉(zhuǎn)換器μPOL的介紹

編輯：黃飛

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