Революционный чип: питание для ИИ и 6G

Команда исследователей из Университета науки и технологий Кореи (UNIST) разработала миниатюрный гибридный LDO-регулятор (low-dropout regulator), способный значительно улучшить управление питанием в передовых полупроводниковых устройствах. Инновационный чип обеспечивает стабильное напряжение и эффективное подавление шумов, занимая при этом минимум места. Это открывает новые горизонты для высокопроизводительных систем-на-кристалле (SoC), используемых в технологиях искусственного интеллекта, связи 6G и других передовых областях.

Новый LDO-регулятор объединяет преимущества аналоговых и цифровых схем, гарантируя стабильное питание даже при резких скачках потребления тока. К примеру, он справится с нагрузкой при запуске требовательного приложения на смартфоне. Благодаря использованию передового метода цифро-аналогового преобразования (D2A-TF) и локального генератора земли (LGG), чип демонстрирует исключительную стабильность напряжения и подавление помех.

В ходе тестирования регулятор показал минимальный уровень пульсаций напряжения — всего 54 милливольта при быстрых изменениях тока на 99 мА. Восстановление рабочего напряжения заняло лишь 667 наносекунд. При этом коэффициент подавления пульсаций по питанию (PSRR) составил –53.7 дБ на частоте 10 кГц при нагрузке 100 мА, что свидетельствует о высокой эффективности фильтрации шумов.

Одним из ключевых преимуществ является ультракомпактный размер чипа — всего 0.032 мм², изготовленного по 28-нанометровому CMOS-процессу. Это стало возможным благодаря отказу от громоздких внешних конденсаторов. Такая миниатюрность делает разработку идеальной для высокоинтегрированных SoC, где требуется разместить множество функций на ограниченной площади.

Лидер исследования Чанмин Ан отметил: «Традиционные гибридные LDO-регуляторы часто требуют больших конденсаторов для сглаживания цифро-аналоговых переходов, что становится узким местом. Наша новая разработка решает эту проблему с помощью бесшовной техники цифро-аналогового преобразования, делая ее более компактной и эффективной».

Разработанный LDO потребляет минимальное количество энергии в режиме ожидания, активируясь только при необходимости во время внезапных всплесков мощности. Общая производительность, оцененная по комплексной метрике (FoM), составила выдающиеся 0.029 пикосекунд, установив новый мировой стандарт.

Профессор Хин Юн добавил: «Этот ультракомпактный LDO с низким энергопотреблением обеспечивает превосходную стабильность напряжения и снижение шумов, что делает его высоко подходящим для чипов следующего поколения в области ИИ и модулей связи 6G. Это универсальное решение, которое может найти широкое применение в высокопроизводительной электронике».

Результаты исследования опубликованы в журнале IEEE Journal of Solid-State Circuits.