安森美(Onsemi)的EPP(嵌入式电源平台)旨在利用硅晶圆,打造更高效、功率密度更高的芯片。随着功率需求不断增长,安森美正致力于推进其EPP解决方案,让半导体更高效、更密集。

目前,芯片内的电源模块被放置在PCB(印刷电路板)之中,但随着更先进的封装方案不断涌现,我们已经看到电源系统被嵌入封装基板之内。英特尔(Intel)的EMIB就是一个例子,它通过硅通孔(TSV)绕开嵌入式封装为芯片供电,而EMIB-T则更进一步,直接让电力穿过嵌入的裸片。
EPP重新定义了封装——它不再是被动的外壳,而是系统性能的主动贡献者。通过将硅晶圆本身用作封装,EPP能够在高度集成的晶圆级架构中,无缝集成并互连硅、碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)技术。包括场效应晶体管(FET)、驱动器和控制器在内的多种器件,可以嵌入同一封装之中,并就电气、热学和机械性能进行协同优化。
这实现了完整的电源系统协同设计,让电气、热学和机械特性从第一天起就能被一并评估和优化。其结果是更高的功率密度、更优的系统性能、更低的开发复杂度,以及更快的上市速度。
凭借EPP,安森美采取了略有不同的路径——该公司计划将12英寸硅晶圆用作封装基板。这项技术不依赖传统PCB作为基板。
EPP用一套可协同设计、协同仿真、协同优化的通用平台,取代了那种串行模式。这一方案旨在帮助客户:
电动汽车应用:电动汽车牵引逆变器往往受制于效率损耗、散热限制、开发复杂度和系统体积。EPP可应对这些挑战——相比传统方案,其功率密度最高提升4倍,功率损耗降低15%,从而支持更小、更轻、更高效的逆变器设计。其可扩展架构支持单一逆变器平台覆盖从低端到高端的整车应用,让车企能够在多个车型和功率等级上复用同一设计。这一方案可以降低研发和制造成本,加速验证与开发周期,提升续航里程或降低系统成本,并帮助新车型项目更快推向市场。
实现3至5倍更高的功率密度(视应用而定)
将开发周期缩短至最短4个月
改善热性能和散热能力
通过更低的寄生电感减少电气损耗
实现更强的器件控制和更高的开关频率
更早识别设计取舍,减少代价高昂的后期变更
在功率等级、器件类型、应用和半导体技术之间扩展通用架构
AI基础设施应用:随着AI机架功率不断攀升,必须有更多空间和散热能力分配给输送、转换和保护电力的系统。这会限制单个机架能容纳的算力规模。在一项基于EPP的早期固态断路器设计中,该方案比现有设计体积缩小约50%,温度降低20%。通过减少封装开销,并利用完整的EPP占位面积来导热,EPP能够支持更紧凑的电源系统、改善热管理,并在AI基础设施中实现更高的功率密度。
随后,EPP会将各种功率半导体置于硅晶圆之内,包括硅(Si)、碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)。此外,EPP还能将各种驱动器和控制器容纳在晶圆之中。
安森美声称,EPP方法不仅让芯片内的电源系统更小、更高效,还能提升功率密度。
借助EPP,芯片可实现最高3至5倍的功率密度增益。芯片与基板之间更短的连接,减少了电流流动和电压波动造成的功率损耗。散热是EPP领先传统方法的另一个领域,因为使用硅晶圆带来了更好的热特性。
在应用方面,据说安森美的EPP将在面向AI数据中心和电动汽车(EV)的芯片中发挥关键作用。为此,安森美已公布斯巴鲁(Subaru)为其EPP项目的早期合作伙伴之一。斯巴鲁将在其即将推出的电动汽车中采用EPP,并将从安森美获得EPP工程样品和仿真模型。
在数据中心,EPP将用于固态断路器,因为它们可将产品体积缩小最多50%,并将温度降低20%。EPP的其他合作伙伴预计将在今年内公布,面向关键客户的更广泛送样预计将在今年晚些时候展开。



