2025 IEEE International Solid-State Circuits Conference （ISSCC）近日在美国旧金山召开。
南京大学电子科学与工程学院施毅教授/邱浩副教授团队的论文“A 6.78-MHz Single-Stage Regulating Rectifier with Dual Outputs Simultaneously Charged in a Half Cycle Achieving 92.2% Efficiency and 131mW Output Power”被大会发表。团队受邀进行现场芯片功能展示，并荣获ISSCC Silkroad Award，该奖项是大会为亚太地区设立的优秀论文奖，每年1-2项。
图1. 获奖照片
整流芯片在工业自动化、消费电子、医疗设备等领域应用广泛，为系统多功能模块提供稳定的电源。针对不同功能模块（微控制器、传感器、执行器等）有不同的电压需求，多输出整流是当前工业界的主流设计方向。相比单输出整流+多输出直流变换的多级架构设计，单级架构能够避免能量转换效率低、大负载切换时响应速度慢等问题。但目前报道的单级多输出整流器多采用时分复用的形式对不同输出电压测进行供电，存在负载功率低、纹波电压大等核心问题，限制其应用。
为了打破该局限性，团队提出了一种新型的单级双输出整流芯片架构，能够实现在半个周期内为多输出端同时供电，大大提高负载功率和抑制纹波电压。进一步，针对低压侧大电流负载切换时难以稳压的行业难题，团队提出了一种新型的电荷分配工作模式，通过自适应优化多输出端间电荷分配，有效拓宽了额定输出电流范围，显著提升了电路的稳定性和适应性。
图2. 芯片照片与架构示意图
该芯片采用0.18 μm CMOS工艺进行了流片验证，测试结果表明：在稳态情况下，实现了92.2%的峰值效率和131mW的峰值负载功率，双输出电压分别稳定在3.3V和1.6V，对应的最大纹波电压控制在50mV和75mV；在大负载切换（×15）情况下，在实现高速响应的同时避免了双输出之间的耦合干扰。多个核心指标刷新了国际报道相关工作的最高记录。
电子科学与工程学院2024级博士生庄泉荣是论文的第一作者，邱浩副教授和施毅教授是论文的共同通讯作者，IBM托马斯∙J∙沃森研究中心的张信研究员对该工作进行了指导。研究得到了国家自然科学基金重点项目、首批海外优青项目、面上项目、创新研究群体项目等的资助，以及光电材料与芯片技术教育部工程中心、未来智能芯片交叉研究中心的支持。
团队近年来依托南京大学成功研制了多款高能效模拟芯片，并收录于集成电路顶刊/顶会，持续刷新同领域国际报道的最高记录。
图3. 团队近年来研制的多款高能效模拟芯片
ISSCC是全球集成电路领域的最高级别会议，又称“芯片奥林匹克大会”。自1953年创办以来，ISSCC一直是全球最顶尖固态电路技术的首发地，如世界上第一个集成模拟放大器芯片（Fairchild Semiconductor）、第一个8位微处理器芯片（Intel）、第一个32位微处理器芯片（Intel）、第一个1GB内存DRAM芯片（Samsung）以及第一个多核处理器芯片（Intel）。
来源：电子科学与工程学院
编辑：曲怡菲 马艳蓉
责编：王 俊 王雪纯
