研究者提出了一种基于玻璃扇出型晶圆级封装（FOWLP）的全集成隔离电源芯片。所提出的架构通过在单个玻璃衬底上利用三层再布线层（RDL）实现了高性能微型变压器的绕制，并完成与发射和吸收芯片的互联，有效地提高了芯片转换效率和功率密度，为今后隔离电源芯片的设计供应一个新的办理方案。
该研究成果揭橥在集成电路设计领域最高级别会议 IEEE International Solid-State Circuits Conference （ISSCC）上。受疫情影响，会议于2021年2月13日至22日在线上举行，该成果还被入选在该会议上进行DEMO演示。
隔离电源芯片对付在恶劣的工业环境中担保系统的安全和可靠性起到至关主要的浸染。在一些尺寸和本钱受限的运用中，如何高效地在相互隔离的两个地之间传输数百毫瓦的功率是当前面临的一个紧张寻衅，近年来得到了学术界和工业界的高度关注。
与传统隔离电源芯片比较，该研究基于利用前辈的玻璃扇出型晶圆级封装技能，将吸收和发射芯片通过封装上可再布线层制成的微型变压器进行互联封装，不须要额外的变压器芯片，战胜了现有芯片设计中须要三颗乃至四颗芯片的缺陷从而大大提高了隔离电源的转换效率和功率密度。
此外，该研究中还提出了一种采取了可变电容的功率管栅极电压掌握技能，实现了在更宽的电源电压范围下，掌握栅山顶极峰值电压使其保持在最佳的安全电压范围，而无需采取分外厚栅氧工艺的功率管，实现更高的效率和降落本钱。
终极测试结果表明该隔离电源芯片实现了46.5%的峰值转换效率和最大1.25W 的输出功率，并且终极的封装尺寸仅有5mm×5mm，在目前所宣布的无磁芯隔离电源芯片中效率和功率密度均为最高。
图1 全集成隔离电源芯片办理方案
图2 隔离电源系统封装和芯片照片
论文第一作者为中国科大微电子学院博士后潘东方，程林教授为通讯作者，这是中国科大首次以第一作者单位在ISSCC上揭橥论文。ISSCC创建于1953年，是国际上最尖端芯片技能揭橥之地，每年大约有200篇论文入选。由于ISSCC在学术和家当界受到极大关注，也被称为集成电路设计领域的“奥林匹克大会”。本项研究得到了国家自然科学基金委、科技部和中科院等的帮助。
