超紧凑DC-DC转换器µPOL的介绍

自2019年起，5G服务就已进入了商业化部署阶段。然而，要想真正发挥这项技术所承诺的超高速和超低延迟的优势，还需要进一步提高相关标准。其中一项创新就是载波聚合技术，这项技术通过同时利用多个频段来提高通信吞吐量。

TDK研发的超紧凑DC-DC转换器通过为网络中的现场可编程门阵列（FPGAs）和下一代芯片组供电，以推动这一目标的实现。本期推文就带您一探究竟！

虽然5G（第五代移动通信技术）服务在2020年左右才在全球推广，但可以说现在还未真正感受过5G优势的人群已为数不多。要想让5G更实质性地改善我们的生活和社会，还将面临诸多挑战，其中包括基站网络的建设、用户设备的采用和内容的开发，所有这些都离不开持续性的技术创新。

基于5G的下一代通信系统会具有更先进的功能，所以被称为超越5G（Beyond 5G），预计将于2030年左右亮相。它的特点包括功耗超低（只有5G 的1/100），面对安全威胁和灾难具有超高的灵活性和可靠性，设备在无人干预的情况下也能自主运行，其超强的可扩展性支持与卫星和其他设备无缝连接。这一切都是大量技术突破的成果。

资料来源：《Beyond 5G信息通信技术战略中期报告》（草案），2022年5月。

Beyond 5G指继5G之后的移动通信系统，该系统既推动了新价值的创造，如超低功耗、超高安全性和可靠性、自主性和可扩展性，又增强了现有5G功能，包括高速、高容量、低延迟和多并发连接。

高速度和高容量是5G的基石，预计未来对这两个方面的技术革新发展会有更高的需求。目前，一项名为载波聚合的技术受到了广泛关注，它有望通过跨多个频段捆绑传输的无线电波来加快通信速度。考虑到捆绑需要大规模的基站设施，因此一些小型蜂窝基站已在部署当中。小型蜂窝基站是一种紧凑、低功率、覆盖区域狭窄的基站，可以作为现有基站的补充。与此同时，为了实现载波聚合技术，还需要小型蜂窝基站符合下一代ORAN*1规范，并增强光纤传输技术GPON*2。

在这些通信系统的电子电路中，通常采用半导体集成电路（IC），如FPGA*3和SoC*4。因为是用于小型蜂窝基站，电路板空间有限，所以包括集成电路在内的所有电路都必须做到小型化。尤其是内含大量元件的电源部分更需要缩小空间。具体来说，就是要用更少的外部元件实现更高的电流密度。

为了应对这些挑战，TDK在µPOL DC-DC转换器新系列中开发了可通过世界上最小的封装提供最高电流密度的FS1412。该产品的尺寸仅为5.8mm × 4.9mm × 1.6mm，为电路板空间受限的应用提高了电源效率。该产品可放置在FPGA、SoC、ASIC*5等复杂芯片组附近，通过提供一流的电流密度，同时减少所需元件数量，因而有助于缩小整体电路板尺寸。由于它可以安装在芯片组附近，因此最大限度地减少了电路板的走线功耗*6，从而实现了出色的散热性能，同时降低元件、电路板尺寸和组装成本。

FS1412µPOL转换器可充分满足小型蜂窝基站、O-RAN和GPON等应用中的FPGA和SOC电源需求，从而支持5G中载波聚合技术的发展。这款产品的多功能也适用于其他应用，例如大数据、机器学习、人工智能（AI）、5G蜂窝、IoT设备、通用电信和企业计算。

使用µPOL可减少电源部分的外部元件数量，将占用空间缩减至传统分立式电源的1/3。

µPOL是美国电源IC设计初创企业Faraday Semi开发的高功能功率半导体，该公司于2018年加入TDK集团，其中还嵌入了TDK专有的SESUB*7封装技术，并采用了3D集成技术*8。该产品是TDK原创技术的集中体现，与竞争对手相比，能够提供更佳的电流密度。

来自Faraday Semi的Parviz Parto谈及未来前景时提到：“µPOL系列通过提升原理图和布局的设计，简化了整体电源规划。我们坚信这款产品是载波聚合技术中高性能芯片组所不可或缺的元件，今后我们也将继续丰富我们的产品阵容。”

实现高速通信的5G和Beyond 5G预计将推动各行各业的数字化转型（DX）。展望未来，1412µPOL转换器将是数字化转型中不可或缺的元件。

FS1412可在更宽的结温范围（-40℃到125℃）内工作，电流密度高，每立方英寸能达到1,000A。

1. ORAN：全称Open RAN（开放式 RAN）。O-RAN联盟正致力于为RAN接口制定开放式技术标准。

2. GPON：全称Gigabit Passive Optical Network（千兆无源光网络），一种支持在公共光纤网络中通过单条PON线路使用多种通信方式传输和接收数据的技术。

3. FPGA：全称Field-Programmable Gate Array（现场可编程门阵列），一种由门阵列组成的半导体集成电路，支持设计人员出厂后继续配置电路逻辑（因此为“现场可编程”）。

4. SoC：全称System-on-a-Chip（片上系统），一种半导体集成电路，用于在单个半导体芯片上实现所有系统功能。

5. ASIC：全称System-on-a-Chip（片上系统），一种半导体集成电路，用于在单个半导体芯片上实现所有系统功能。

6. 功率损耗：在传输过程中以热能形式损失的电能。

7. SESUB：全称Semiconductor Embedded in Substrate（嵌入至基板的半导体），一种将集成电路（半导体）嵌入树脂基板并通过3D安装无源元件和其他元件使其模块化的技术。

8. 3D集成：一种将半导体芯片堆叠到单一封装的技术。

以上就是超紧凑DC-DC转换器µPOL的介绍

编辑：黄飞