APEC 2025最具顛覆性的技術

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，他們的技術可能會對未來的電源設計產生巨大影響。

一個小小的開關可能會引發(fā)大的變化

Menlo Microsystems 基于 MEMS 的開關結構看似簡單，與當今基于半導體的傳統(tǒng)機械開關解決方案相比，具有許多優(yōu)勢。Menlo 的“Ideal Switch”結構是通過使用（大部分）標準 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）。由此產生的設備具有低電阻、耐腐蝕的接觸表面。

圖1 . Menlo Microsystems 基于 MEMS 的“理想開關”結構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應用（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的堅固開關陣列。它使它們能夠支持從 DC 到數十 GHz 的大功率開關應用（圖 1，下圖）。

除了使用壽命長和能夠支持微秒級的開關速度外，這些獨特的開關還顯示出其他幾個令人驚訝的特性。也許該開關最重要（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)開關遇到的電離相關現(xiàn)象引起的電弧所需的條件。

Menlo Micro 電源設計高級總監(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 的技術是通過對幾種獨特的制造技術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、低寄生通孔是關鍵突破之一，使得使用相同的技術構建用于電源開關、電源管理和射頻應用的極其緊湊的高功率開關設備成為可能（請參閱下面的視頻）。您可以下載一份白皮書，其中詳細介紹了 Menlo Micro 的 MEMS 電源開關背后的技術。

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顛覆一個既定的行業(yè)領域。它能夠在器件封裝內制造高質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的空間和寄生效應（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換器，集成接口、遙測、反饋控制和動力總成電路。

Ferric 瞄準的第一個應用是高級穩(wěn)壓器，以滿足當今超高功率 AI 處理器和高級服務器 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，這些設備（他們稱之為集成穩(wěn)壓器 （IVR））比其他常用轉換器解決方案小 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“陸地側封裝連接”和“背面 PCB 連接”垂直電源消除架構所需的 PCB 空間量。這兩種配置都允許轉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 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，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。

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