复旦大学芯片院在高速低EMI功率集成电路设计领域取得重要进展

日期:2024-05-13 阅读:280
核心提示:开关电源芯片被广泛应用于车载电子系统中,完成高效电能转换。随着智能驾驶技术的迅速发展,对开关电源芯片的电磁干扰(EMI)噪

 开关电源芯片被广泛应用于车载电子系统中,完成高效电能转换。随着智能驾驶技术的迅速发展,对开关电源芯片的电磁干扰(EMI)噪声的要求也日益严苛。面对当今愈发复杂的车载应用环境,传统依靠在实验室根据标准条件测试EMI噪声的管理办法已经难以保证架驶安全性。为此,包括电气与电子工程师协会(IEEE)在内的国际权威机构开始建立基于风险检测的EMI噪声管理标准,以实现电子系统的全生命周期风险评估,这为实时EMI控制提出了极高的挑战。 

针对上述发展趋势,复旦大学芯片与系统前沿技术研究院、集成芯片与系统全国重点实验室刘明院士团队提出了在线闭环EMI管理新策略,消除了传统EMI控制过程中需要人为干预的需求,实现噪声原位动态调控。在具体设计上,团队基于压缩感知原理,在芯片上设计集成了高带宽原位EMI传感器,根据在线分析得到的EMI频谱,进一步完成了可自适应调节开关频率抖动范围的全局过额频谱调节。上述技术集成在一款控制氮化镓(GaN)功率晶体管的高速DC-DC功率转换芯片(BIT)中(图1),采用180nm BCD工艺流片,测试结果表明,原位EMI传感器带宽达500MHz,检测误差在3dB 以内,EMI频谱调节分辨率达9kHz,满足通用EMI标准的测试要求。

 

图1. 高速低EMI噪声功率芯片(BIT)照片

 相关研究成果以A Closed-Loop EMI Regulated GaN Power Converter with 500MHz-Sampling-Bandwidth In-Situ EMI Sensing and 9kHz-Resolution Global Excess-Spectrum Modulation为标题发表于2024年的IEEE定制集成电路会议(Custom Integrated Circuits Conference, CICC)上,论文第一作者、复旦大学芯片院青年研究员陈映平在大会上作口头报告,并作展板介绍(Poster)。鉴于设计的新颖性与先进性,本项工作荣获大会最佳研究论文奖(Best Regular Paper Award),最佳论文获奖比例为5/144。

 IEEE定制集成电路会议(CICC)是集成电路设计领域的旗舰会议之一,由IEEE固态电路协会(Solid-State Circuits Society)主办,IEEE 电子器件协会(Electron Devices Society)协办,每年吸引全球范围内大量学术界和工业界研发人员的关注和参与。本次CICC于2024年4月21日-24日在美国科罗拉多州首府丹佛举行。

(来源:复旦大学芯片与系统前沿技术研究院)

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