近日,2026年欧洲固态电子研究会议(IEEE European Solid-State Electronics Research Conference,ESSERC 2026)于9月7日至10日在西班牙马略卡岛帕尔马举行。我院程林教授和胡诣哲教授课题组的两项研究成果入选会议并作口头报告,分别聚焦算力芯片快速供电与C波段相控阵的精确相位、幅度控制,展示了团队在电源管理和射频集成电路方向的研究进展。
随着算力芯片的供电电流和瞬态变化速度提高,电压调节模块既要在负载突然变化时抑制电压波动,也要减少电感、电容等无源器件占用的空间。程林教授课题组围绕这一矛盾,提出瞬态能量缓冲技术:当负载电流快速下降时,将电感中多余的能量导向电源内部的高耐压节点,由小型缓冲电容吸收,减轻输出端电压过冲;在稳态运行时,再让缓冲电容和开关形成额外的电流通路,分担电感电流。这样,同一组器件在不同工作阶段分别服务于快速响应与小型化设计。
该成果以“A 5-12V to 1-1.8V DC-DC Converter with Transient Energy Buffer Achieving 3.4× Overshoot Reduction Under 5A/20ns Load Transients”为题发表。团队提供的测试与对比结果显示,在5 A/20 ns的负载骤降条件下,输出电压过冲实现3.4倍抑制;在采用相同功率开关的对比条件下,满载效率提高3.1%,无源器件总体积减少30%以上。成果为兼顾算力芯片供电的动态性能与功率密度提供了新的电路设计思路。论文第一作者苑竞艺为学院特任副研究员,9月9日在“Fast-Transient Regulation for Displays, IVRs and 3D Power”分会场作口头报告,程林教授为论文通讯作者。

图1 提出的基于瞬态能量缓冲的高密度快速响应DC-DC转换器(左)及照片(右)

图2 苑竞艺在大会现场作报告
面向卫星通信、气象雷达和低空经济的C波段相控阵需要同时控制各通道的信号相位和幅度。控制状态越多,移相器在切换时的寄生效应越容易使输出阻抗变化,并带来额外误差;依赖逐通道、逐状态的校准还会增加阵列的测试和控制负担。胡诣哲教授课题组针对这一问题设计了带复制支路的矢量调制移相器。主支路切换时,复制支路补偿输出端的阻抗变化,从电路结构上减轻控制码改变带来的移相误差;配合码表复用方法,在无需逐状态校准的条件下实现360°相位覆盖。团队还利用两级连续时间线性均衡器改善高频传输,并通过电流模式衰减器实现独立的幅度调节。
该成果以“A Calibration-Free Impedance-Invariant Phase and Amplitude Control Unit Achieving < 2° RMS Phase Error for C-Band Phased Arrays”为题发表。65纳米CMOS样片在2.8至5.6 GHz范围内完成实测,相对带宽为66.7%;在128个相位状态下,均方根相位误差为1.18°至2.04°,均方根幅度误差为0.10至0.22 dB。该设计有望用于需要精细控制的C波段相控阵接收前端。论文第一作者王梓涵为集成电路学院博士研究生于9月9日在“RF Techniques for Communications Systems”分会场作口头报告,胡诣哲教授为论文通讯作者。


图3 提出的相位与幅度控制单元总体架构(左)及芯片显微照片(右)

图4 王梓涵在大会现场作报告
两项工作分别探索了芯片供电与射频前端中的关键电路问题。相关研究得到国家自然科学基金、安徽省自然科学基金等项目支持;其中,程林教授课题组成果由国家自然科学基金和安徽省自然科学基金项目资助,胡诣哲教授课题组成果由国家自然科学基金项目资助。
(集成电路学院)
