APEC 2025最具顛覆性的技術(shù)

APEC2025上最有趣和最出乎意料的兩個發(fā)現(xiàn)來自 Ferric 和 Menlo Microsystems，這兩家相對較小的公司，他們的技術(shù)可能會對未來的電源設(shè)計產(chǎn)生巨大影響。

一個小小的開關(guān)可能會引發(fā)大的變化

Menlo Microsystems 基于 MEMS 的開關(guān)結(jié)構(gòu)看似簡單，與當(dāng)今基于半導(dǎo)體的傳統(tǒng)機械開關(guān)解決方案相比，具有許多優(yōu)勢。Menlo 的“Ideal Switch”結(jié)構(gòu)是通過使用（大部分）標(biāo)準(zhǔn) MEMS 工藝在玻璃基板上沉積靜電激活光束來制造大型陣列的（圖 1，頂部）。由此產(chǎn)生的設(shè)備具有低電阻、耐腐蝕的接觸表面。

圖1 . Menlo Microsystems 基于 MEMS 的“理想開關(guān)”結(jié)構(gòu)是通過在玻璃基板上沉積靜電激活光束（頂部）來制造大型陣列的。Menlo's 可以構(gòu)建其堅固耐用、低電阻的微型繼電器的大型陣列，以支持電源和射頻開關(guān)應(yīng)用（下圖）。

該工藝可用于制造具有非常高電流密度和低寄生效應(yīng)的堅固開關(guān)陣列。它使它們能夠支持從 DC 到數(shù)十 GHz 的大功率開關(guān)應(yīng)用（圖 1，下圖）。

除了使用壽命長和能夠支持微秒級的開關(guān)速度外，這些獨特的開關(guān)還顯示出其他幾個令人驚訝的特性。也許該開關(guān)最重要（也是違反直覺）的方面是，它們開路觸點之間的微小間隙非常小，以至于它不支持處理傳統(tǒng)開關(guān)遇到的電離相關(guān)現(xiàn)象引起的電弧所需的條件。

Menlo Micro 電源設(shè)計高級總監(jiān) Chris Umminger 解釋說，由于帕申定律，擊穿電壓在非常小的間隙和低氣體壓力下會增加，因為間隙變得太小，離子的平均自由程無法維持雪崩電離。

Menlo Micro 的技術(shù)是通過對幾種獨特的制造技術(shù)進行十年或更長時間的研究而實現(xiàn)的。為了有效地連接其堅固的微型繼電器，他們開發(fā)了一種工藝，可以在玻璃基板上精確形成微孔，這些孔可以變成高導(dǎo)電性電鍍通孔（圖 2）。

圖2. Menlo 的微繼電器陣列使用傳統(tǒng)的光刻成型 2D 互連和高導(dǎo)電電鍍通孔的組合進行連接。

與康寧玻璃的研發(fā)部門共同開發(fā)，低電阻、低寄生通孔是關(guān)鍵突破之一，使得使用相同的技術(shù)構(gòu)建用于電源開關(guān)、電源管理和射頻應(yīng)用的極其緊湊的高功率開關(guān)設(shè)備成為可能（請參閱下面的視頻）。您可以下載一份白皮書，其中詳細(xì)介紹了 Menlo Micro 的 MEMS 電源開關(guān)背后的技術(shù)。

微型電感器帶來強大的創(chuàng)新

Ferric 是我在 APEC 發(fā)現(xiàn)的另一個相對較小的公司的例子，它很有可能用一種非左翼技術(shù)顛覆一個既定的行業(yè)領(lǐng)域。它能夠在器件封裝內(nèi)制造高質(zhì)量的單片功率電感器，以創(chuàng)建芯片級模塊，從而消除與外部元件相關(guān)的空間和寄生效應(yīng)（圖 3）。

圖3. Ferric 能夠在其器件封裝中集成薄膜磁功率電感器，這使他們能夠制造緊湊的芯片級功率轉(zhuǎn)換器，集成接口、遙測、反饋控制和動力總成電路。

Ferric 瞄準(zhǔn)的第一個應(yīng)用是高級穩(wěn)壓器，以滿足當(dāng)今超高功率 AI 處理器和高級服務(wù)器 CPU 的獨特需求。

雖然至少有十幾家公司提供了出色的解決方案來提供為現(xiàn)代 GPU 供電所需的幾乎不可能的電流，但 Feric 開發(fā)了一種獨特的功能，可以在其設(shè)備封裝中集成薄膜磁性功率電感器，從而消除了對笨重外部元件的需求。因此，他們可以創(chuàng)建芯片級功率轉(zhuǎn)換器，集成接口、遙測、反饋控制和動力總成電路（包括功率 FET、電感器和電容器）。

Ferric 聲稱，這些設(shè)備（他們稱之為集成穩(wěn)壓器 （IVR））比其他常用轉(zhuǎn)換器解決方案小 25 倍，速度提高 >100 倍，效率提高 >30%。例如，采用 20 mm2 封裝的 Fe17XX IVR 系列能夠在 0.25 至 1.5 V 的輸出電壓范圍內(nèi)提供 56 A 的電流。

除了高效率外，F(xiàn)erric 的 IVR 還減少了實施目前使用的“陸地側(cè)封裝連接”和“背面 PCB 連接”垂直電源消除架構(gòu)所需的 PCB 空間量。這兩種配置都允許轉(zhuǎn)換器提供相對較高的電壓和較低的電流，從而最大限度地減少其低電壓/大電流輸出到達(dá) GPU 芯片所需的距離。

此外，由于其緊湊的外形尺寸，IVR 可用于“基板嵌入”配置。它們位于 GPU 載板 PCB 的基板內(nèi)，大電流饋電減少到幾毫米（圖 4）。

圖4. Ferric 的 IVR 占用體積非常小，因此它們可以用于“基板嵌入”配置，其中它們位于 GPU 載板 PCB 的基板內(nèi)。

除了與處理器制造商和系統(tǒng)集成商合作，將其轉(zhuǎn)換器集成到他們的產(chǎn)品中外，F(xiàn)erric 還向 TSMC 授權(quán)單片電感器技術(shù)，用于其他高度集成的單片 CMOS 產(chǎn)品和 3D 芯片堆棧。