中國科大高功率密度電源芯片與W波段接收機(jī)芯片亮相VLSI 2025

作者：集小微 18小時(shí)前

來源：中國科大微電子學(xué)院 #中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)#

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2025 Symposium on VLSI Technology and Circuits（VLSI技術(shù)與電路國際研討會(huì)）于6月8日至12日在日本京都召開。我院程林教授課題組論文“A 16-24V to 1-1.8V 1.187W/mm3-Power-Density Hybrid DC-DC Converter Featuring Inductor Current in Σ-Fibonacci Region for Unmanned Aerial Vehicle Applications”與胡詣?wù)芙淌谡n題組論文“A 0.184 mm2 W-band Single-RTWO-Based Subharmonic RX Achieving 3.72 dB-NF and I/Q Mismatch ＜ 0.8 deg in 22nm CMOS”被大會(huì)收錄并受邀作口頭報(bào)告。兩項(xiàng)成果分別展示了中國科大在電源管理集成電路設(shè)計(jì)方向以及毫米波集成電路設(shè)計(jì)方向的重要進(jìn)展。VLSI、ISSCC、IEDM是超大規(guī)模集成電路和半導(dǎo)體器件領(lǐng)域里知名的三大國際會(huì)議之一，也是展現(xiàn)IC技術(shù)最新成果的櫥窗。

論文1–高功率密度電源芯片

面向無人機(jī)的大轉(zhuǎn)換比電源芯片領(lǐng)域，我院程林教授課題組針對現(xiàn)有雙通路混合架構(gòu)存在電容數(shù)量多、依賴大感值電感的問題，提出一種尋找最低電感電流邊界的設(shè)計(jì)方法，以此減少電容數(shù)量并最大程度降低電感電流；此外，引入分壓開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)降低電感電壓擺幅，實(shí)現(xiàn)電感均值電流與紋波電流的同時(shí)降低，由此構(gòu)建一種同步優(yōu)化直流電阻與交流電阻損耗的多相位混合DC-DC轉(zhuǎn)換器，解除對高飽和電流、大感值這類大尺寸電感的依賴，提供了當(dāng)前唯一一款功率密度超過1W/mm3的芯片級DC-DC轉(zhuǎn)換器方案。

該成果以“A 16-24V to 1-1.8V 1.187W/mm3-Power-Density Hybrid DC-DC Converter Featuring Inductor Current in Σ-Fibonacci Region for Unmanned Aerial Vehicle Applications”為題由論文第一作者、我院博士生季逸超在大會(huì)Switching Regulators專題作現(xiàn)場匯報(bào)，程林教授擔(dān)任通訊作者。該研究工作得到了安徽省集成電路科學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的大力支持。

圖1：第一作者季逸超博士在大會(huì)Switching Regulators專題作報(bào)告

圖2：大會(huì)Switching Regulators專題主席與匯報(bào)人合影：季逸超（右一）

論文2–W波段接收機(jī)芯片

針對W波段接收機(jī)的設(shè)計(jì)難題，我院胡詣?wù)芙淌谡n題組聯(lián)合合肥中科微電子創(chuàng)新中心有限公司提出采用基于旋轉(zhuǎn)行波振蕩器的次諧波混頻器結(jié)構(gòu)，通過單一旋轉(zhuǎn)行波振蕩器提供次諧波混頻器所需的多相位LO信號，極大降低LO泄漏和直流偏移，顯著改善鏈路性能和穩(wěn)定性；同時(shí)，通過引入輕微的結(jié)構(gòu)不對稱和“捆綁式”IQ失配校準(zhǔn)，徹底解決旋轉(zhuǎn)行波振蕩器的模式模糊性，在極大簡化控制復(fù)雜度的同時(shí)精準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)IQ相位校準(zhǔn)。研究成果顯示，該設(shè)計(jì)在W波段實(shí)現(xiàn)低噪聲、低功耗，高可擴(kuò)展性，性能領(lǐng)先國際同類研究，展現(xiàn)出顯著的集成和工程應(yīng)用價(jià)值。

該成果以“A 0.184 mm2 W-band Single-RTWO-Based Subharmonic RX Achieving 3.72 dB-NF and I/Q Mismatch ＜ 0.8 deg in 22nm CMOS”為題由論文第一作者、我院博士生鄧俊程在大會(huì)Sub-THz TRXs專題作現(xiàn)場匯報(bào)，胡詣?wù)芙淌趽?dān)任通訊作者。該研究工作得到了合肥中科微電子創(chuàng)新中心有限公司資助，同時(shí)得到了安徽省集成電路科學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的大力支持。