希荻微與普林斯頓大學合作研究下一代芯粒技術供電架構

來源：《半導體芯科技》雜志

今年2月，一項題為《功率轉換電路與電子設備》的專利（CN202211387831X）獲得授權，其共同專利權人為廣東希荻微電子股份有限公司和普林斯頓大學。

隨著人工智能和云計算等應用的普及，對數(shù)據(jù)中心服務器算力的要求隨之顯著提高，而隨著摩爾定律的放緩，基于芯粒（chiplet）架構的處理器逐漸成為主流。芯粒技術是將一個處理器拆分成多個獨立的芯粒，每個芯粒都有自己的功能單元和通信接口，并可以采用不同的半導體制程，這些芯?？梢越M合在一起形成一個更強大的系統(tǒng)。芯粒技術可以提高處理器的集成度、降低制造成本、加速設計周期，并且有助于提高性能和降低功耗。然而由于不同的芯粒有不同的電壓需求，因此需要提供多個電源域，以確保由芯粒系統(tǒng)工作的穩(wěn)定和可靠性。但是為了實現(xiàn)多個電源域，需要在處理器附近布置多個供電系統(tǒng)，這樣的架構無論是從成本和面積的角度都不具備擴展性，以至于芯粒架構的供電逐漸成為高性能處理器發(fā)展的瓶頸。

△圖1：專利電路架構圖

合作方向與成果

希荻微與普林斯頓的合作項目致力于研究下一代芯粒架構處理器的多輸出混合型供電架構。兩方的研究人員共同發(fā)明了一種基于混合型電荷泵電路的兩級多輸出供電架構。其中，電荷泵輸入級以很高的效率將高壓（如48V）輸入轉換為多個錯相的脈沖，并通過多個電壓軌和電感元件同時耦接到多個電荷泵輸出級以為芯粒架構處理器的多個電壓域分別供電。這樣的架構顯著地簡化了供電電路，并為供電電路與處理器封裝的進一步集成提供了一條新的路徑。

該項目的階段性成果在今年二月初在美國奧蘭多舉行的國際電氣電子工程師協(xié)會電子封裝學會（IEEE-EPS）的3D-PEIM會議上發(fā)表并獲得會議最佳論文獎[1]。至此，希荻微校企合作已初見成效，在未來我們將持續(xù)深耕技術領域，為新產(chǎn)品研發(fā)增添源源不斷的“芯”動力！

△圖2：采用該專利技術的三維封裝示意圖*

參考文獻：

[1]＊M. Liao, et al., "Power Systems on Chiplet: Inductor-Linked Multi-Output Switched Capacitor Multi-Rail Power Delivery on Chiplets," 2023 Fourth International Symposium on 3D Power Electronics Integration and Manufacturing (3D-PEIM), Miami, FL, USA, 2023, pp. 1-7, doi: 10.1109/3D-PEIM55914.2023.10052630.

審核編輯 黃宇