High-power-density integrated switched-capacitor DC/DC converter

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K04079
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 崔 通 東京大学, 生産技術研究所, 特任助教 (70633337)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: スイッチトキャパシタDC/DCコンバータ / 集積回路 / 高電力密度化 / 出力インダクタンス / スパイクノイズ

Outline of Annual Research Achievements

180nmプロセスで試作したシリコンダイにMLCC（Multi-Layer Ceramic Capacitor) をマウントしたスイッチトキャパシタ DC/DC コンバータを評価した。メインスイッチをドライブする各ドライバの出力電流を調整できるように外部端子を出してある。各ドライバの電流を調整することでスパイクノイズが低減できることを確認した。スイッチトキャパシタ DC/DC コンバータは、2/3倍と1/2倍のリコンフィギュレーション構成にした。スイッチトキャパシタ DC/DCコンバータのメインスイッチは9 個ある。4 個のMLCC をシリコンダイに実装してある。この内、2 個はフライングキャパシタで、残りの2 個は入出力キャパシタである。スパイクノイズに効くドライバのみの電流を調整することで、効率を保ったままスパイクノイズが低減することが可能である。実測した効率は負荷電流100 mA 時、92.27 % である。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

移動に伴い設計環境変更のため。

Strategy for Future Research Activity

2020年4月1日に東京大学から東京工芸大学に移った。新たに集積回路設計環境を立ち上げる。試作費削減のためにプロセスは65 nm から180 nm に変更した。スパイクノイズ低減のためのドライバ電流源最適化を検討する。MLCC on シリコンダイの構成においては、MLCC の寄生インダクタンス(esL) が効率とスパイクノイズに影響を与える。定式的化のための考察を行う。

Causes of Carryover

大学を移動したので新たに集積回路設計環境立上げるために計算機サーバを購入する。プロセスは180nm 品を使用して評価する。