希荻微与普林斯顿大学合作研究下一代芯粒技术供电架构

来源：《半导体芯科技》杂志

今年2月，一项题为《功率转换电路与电子设备》的专利（CN202211387831X）获得授权，其共同专利权人为广东希荻微电子股份有限公司和普林斯顿大学。

随着人工智能和云计算等应用的普及，对数据中心服务器算力的要求随之显著提高，而随着摩尔定律的放缓，基于芯粒（chiplet）架构的处理器逐渐成为主流。芯粒技术是将一个处理器拆分成多个独立的芯粒，每个芯粒都有自己的功能单元和通信接口，并可以采用不同的半导体制程，这些芯粒可以组合在一起形成一个更强大的系统。芯粒技术可以提高处理器的集成度、降低制造成本、加速设计周期，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电压需求，因此需要提供多个电源域，以确保由芯粒系统工作的稳定和可靠性。但是为了实现多个电源域，需要在处理器附近布置多个供电系统，这样的架构无论是从成本和面积的角度都不具备扩展性，以至于芯粒架构的供电逐渐成为高性能处理器发展的瓶颈。

△图1：专利电路架构图

合作方向与成果

希荻微与普林斯顿的合作项目致力于研究下一代芯粒架构处理器的多输出混合型供电架构。两方的研究人员共同发明了一种基于混合型电荷泵电路的两级多输出供电架构。其中，电荷泵输入级以很高的效率将高压（如48V）输入转换为多个错相的脉冲，并通过多个电压轨和电感元件同时耦接到多个电荷泵输出级以为芯粒架构处理器的多个电压域分别供电。这样的架构显著地简化了供电电路，并为供电电路与处理器封装的进一步集成提供了一条新的路径。

该项目的阶段性成果在今年二月初在美国奥兰多举行的国际电气电子工程师协会电子封装学会（IEEE-EPS）的3D-PEIM会议上发表并获得会议最佳论文奖[1]。至此，希荻微校企合作已初见成效，在未来我们将持续深耕技术领域，为新产品研发增添源源不断的“芯”动力！

△图2：采用该专利技术的三维封装示意图*

参考文献：

[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.

审核编辑 黄宇