低成本/低功耗/数字型片上直流开关电源芯片

电子信息

本成果面向便携式电子设备与SoC片上电源的低成本、低功耗、高效率需求，研制了一款低功耗、超低成本的直流开关电源(DC-DC Converter)芯片。它基于纯MOS器件实现，加工费用极低，不需要传统电源芯片所必须的电阻、电容、二极管等无源器件。它引入频率滑动机制，确保轻载与重载下开关频率自动切换，最高转化效率达94%，输出电压纹波为mV级。它仅由若干比较器与若干数字单元构成，区别于传统的商业上复杂的电源架构。该电源技术不受工艺制约，基于数字化实现架构，硬件成本超低，特别适合做任意SoC芯片的片上电源模块或作为小功率便携式电子设备的充电装置。

图1.研制的低功耗低成本数字型直流电源芯片

集成电路领域

电源芯片广泛应用在穿戴式电子设备中，如手机、智能手环、无线耳塞、智能腕表中；也可应用在任意SoC系统芯片中，如给蓝牙收发机或ARM芯片等供电。

本成果有目前国内产品所没有的三大技术优势：

1. 不含任何片上无源器件，纯MOS器件实现，制造成本低，不受工艺制约；

2. 只包含若干比较器+若干数字单元，无其他模拟模块，电源架构是国内最简，因而具有低功耗与超低成本特性；

3. 硬件核心面积不足0.1mm2, 能量效率高达94%，纹波处于mV级，性能国内领先。

目前市场上，任意一款成熟的电源芯片，年销售量都可达上亿颗。而目前主流电源芯片的利润与成本较低，成本不到几分钱。考虑到该成果的技术优势能大幅缩减成本，包括流片成本与研制成本，每颗芯片可带来几角的利益，在年产上亿颗的市场大背景下，其经济效益是巨大的，成本优势明显。