该研究与Intel提出的架构从拓扑、版图和布局对比。
澳门大学微电子研究院副教授黄沫带领的研究团队于2025年国际电机电子工程师学会(IEEE)定制集成电路大会(CICC)上提出一种仅基于四个飞电容的高效能连续转换比开关电容电压转换器(CSCR),荣获大会唯一最佳常规论文奖,获邀于《IEEE Journal of Solid State Circuits》(JSSC)刊登,并入选《半导体学报(英文)》“半导体年度十大研究进展”候选。这是澳大团队首获CICC最佳论文奖,反映大学在模拟与混合信号集成电路领域的科研实力备受国际认可。
针对数据中心等场景对高效率、高密度供电的迫切需求,传统电感型转换器功率密度低,开关电容转换器虽密度高,却难以在宽电压范围内保持高效。Intel提出的CSCR架构需要超过30个电容,成本高昂且受先进工艺制约。黄沫及其研究团队以极简混合CSCR架构实现突破,通过三大技术创新:前置开关电容级可将飞电容电压摆幅限制至原始值的1/4,显着降低电荷共享损耗;半错相控制技术在仅四个飞电容的条件下,于宽转换比范围内维持高效率;级间错相技术则进一步优化整体效率。实测结果显示,其峰值效率达92.5%,单相最大输出功率1.52 W。与Intel架构相比,飞电容数量减少70%,开关数量减少80%,开关闲置率降低50%,且不依赖高密度片上电容,有效降低工艺门槛与成本,为商业化扫清障碍。
该研究重新定义了CSCR设计思路,打破了“高效必靠资源堆砌”的传统思路。其技术可扩展至2.5D/3D先进封装,尤其适用于数据中心、边缘计算等近负载供电场景。
该研究通讯作者为黄沫,第一作者为澳大微电子研究院博士后王远飞,共同作者为澳大副校长兼微电子研究院院长马许愿(Rui Martins)、澳大微电子研究院博士生张致远与硕士生钟子旸。香港科技大学工学院助理教授张奕涵亦为研究作出贡献。该研究获澳门特别行政区科学技术发展基金(档案编号:0041/2022/A1和004/2023/SKL)资助。全文可浏览:https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/10983039。


