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低壓差線性穩(wěn)壓器（LDO）是芯片內(nèi)部的“穩(wěn)壓心臟”，可為不同功能模塊提供干凈、穩(wěn)定的電源。韓國(guó)蔚山科學(xué)技術(shù)院的研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)出一種超小型混合LDO，有望顯著提升先進(jìn)半導(dǎo)體器件的電源管理效率。它不僅能更穩(wěn)定地輸出電壓，還能濾除噪聲，同時(shí)占用更少的空間，為人工智能、6G通信等領(lǐng)域的高性能片上系統(tǒng)提供了新方案。相關(guān)成果發(fā)表于新一期《IEEE固態(tài)電路期刊》。
新型LDO采用了模擬與數(shù)字電路融合的混合設(shè)計(jì)，兼具兩者優(yōu)勢(shì)，即便在電流需求急劇變化時(shí)，也能確保電壓穩(wěn)定供應(yīng)。例如，當(dāng)智能手機(jī)啟動(dòng)大型游戲時(shí)，能確保穩(wěn)定的電力輸送，并有效阻止電源中不必要的噪聲。
此次研發(fā)的與眾不同之處在于，采用了先進(jìn)的數(shù)模轉(zhuǎn)換方法與局部接地生成器技術(shù)，兩者協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)了卓越的電壓穩(wěn)定性和噪聲抑制。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，在電流快速波動(dòng)達(dá)99毫安的情況下，芯片電壓紋波僅為54毫伏，并能在667納秒內(nèi)恢復(fù)正常電壓。此外，在10千赫頻率、100毫安負(fù)載下，電源抑制比達(dá)到-53.7分貝，幾乎完全濾除了該頻率范圍內(nèi)的電源噪聲。
新型LDO另一個(gè)主要優(yōu)勢(shì)在于其尺寸。它無(wú)需外接電容，采用28納米CMOS工藝制造，芯片面積僅為0.032平方毫米，大大節(jié)省了空間。團(tuán)隊(duì)稱，傳統(tǒng)混合LDO往往依賴大型電容來(lái)平滑數(shù)模轉(zhuǎn)換，這限制了其在高密度片上系統(tǒng)中的應(yīng)用。新設(shè)計(jì)通過(guò)無(wú)縫的數(shù)模轉(zhuǎn)換過(guò)程，既縮小了體積，又提高了能效。
新型LDO還具有極低的待機(jī)功耗，其僅在突發(fā)功率需求時(shí)激活工作，這進(jìn)一步提升了系統(tǒng)能效。其綜合性能指標(biāo)僅為0.029皮秒，創(chuàng)下新紀(jì)錄。
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