希荻微與普林斯頓大學(xué)合作研究下一代芯粒技術(shù)供電架構(gòu)

來源：《半導(dǎo)體芯科技》雜志

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

隨著人工智能和云計(jì)算等應(yīng)用的普及，對(duì)數(shù)據(jù)中心服務(wù)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(gòu)的處理器逐漸成為主流。芯粒技術(shù)是將一個(gè)處理器拆分成多個(gè)獨(dú)立的芯粒，每個(gè)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(dǎo)體制程，這些芯?？梢越M合在一起形成一個(gè)更強(qiáng)大的系統(tǒng)。芯粒技術(shù)可以提高處理器的集成度、降低制造成本、加速設(shè)計(jì)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(gè)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(shí)現(xiàn)多個(gè)電源域，需要在處理器附近布置多個(gè)供電系統(tǒng)，這樣的架構(gòu)無論是從成本和面積的角度都不具備擴(kuò)展性，以至于芯粒架構(gòu)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(gòu)圖

合作方向與成果

希荻微與普林斯頓的合作項(xiàng)目致力于研究下一代芯粒架構(gòu)處理器的多輸出混合型供電架構(gòu)。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(jí)多輸出供電架構(gòu)。其中，電荷泵輸入級(jí)以很高的效率將高壓（如48V）輸入轉(zhuǎn)換為多個(gè)錯(cuò)相的脈沖，并通過多個(gè)電壓軌和電感元件同時(shí)耦接到多個(gè)電荷泵輸出級(jí)以為芯粒架構(gòu)處理器的多個(gè)電壓域分別供電。這樣的架構(gòu)顯著地簡(jiǎn)化了供電電路，并為供電電路與處理器封裝的進(jìn)一步集成提供了一條新的路徑。

該項(xiàng)目的階段性成果在今年二月初在美國(guó)奧蘭多舉行的國(guó)際電氣電子工程師協(xié)會(huì)電子封裝學(xué)會(huì)（IEEE-EPS）的3D-PEIM會(huì)議上發(fā)表并獲得會(huì)議最佳論文獎(jiǎng)[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(shù)領(lǐng)域，為新產(chǎn)品研發(fā)增添源源不斷的“芯”動(dòng)力！

△圖2：采用該專利技術(shù)的三維封裝示意圖*

參考文獻(xiàn)：

[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