Integrated magnetics on silicon for power supply in package (PSiP) and power supply on chip (PwrSoC)

Integrated inductor optimization for Power Supply on Chip

“…Figura 2: Transición desde convertidores discretos a convertidores PwrSoC [2], [3], [4], [5] Como se puede ver, el punto de partida son los convertidores construidos a partir de grandes componentes discretos, montados sobre PCB y con conexión basada en tecnología de orificio pasante (PCB TH), que necesitan trabajar a frecuencias relativamente bajas (< 500 kHz). Gracias al progresivo incremento en la frecuencia, se puede conseguir una importante reducción en el volumen, sobre todo de los elementos pasivos, que permite incluir todo el convertidor en un área más pequeña, y con todos los componentes conectados mediante montaje superficial (PCB SMD).…”

“…• Pérdidas por histéresis: pérdidas asociadas con la reorganización o crecimiento de los dominios magnéticos dentro del núcleo [5]. Para reducirlas es necesario reducir la coercitividad del material H c .…”

“…Para ello, durante el proceso de deposición del material, se aplican campos magnéticos en las direcciones deseadas y se consiguen dos tipos de ejes en el material: ejes fáciles (easy axes) y ejes difíciles (hard axes). En los ejes fáciles, la magnetización se consigue mediante el crecimiento de los dominios magnéticos, mientras que, en los difíciles, se consigue mediante su rotación [5]. Los ejes fáciles presentan una permeabilidad mayor, pero a cambio las pérdidas de eddy son mucho más elevadas, lo que deriva en un rendimiento más bajo y en una caída más rápida del valor de inductancia con la frecuencia [32].…”

“…[21] [44] [36] [42] [43] [5] Figura 12: Factor Q DC frente a frecuencia para diferentes dispositivos publicados En lo referente a la figura de mérito Q DC , como puede verse en la Figura 12, las geometrías en las que el núcleo envuelve a los conductores presentan un desempeño mejor, ya que el incremento en volumen de núcleo permite reducir el número de vueltas (y por tanto la longitud de conductor y su resistencia) para un mismo valor de inductancia. Por el contrario, la geometría solenoide presenta valores de Q DC muy bajos, debido a que el alto número de vueltas conlleva una alta R DC .…”

PwrSoC (integration of micro-magnetic inductors/transformers with active semiconductors) for more than Moore technologies

“…In an attempt to understand the trends in this rapidly evolving area, this paper presents an overview of the progress of the performance of the typical dc-dc converter platforms outlined above. The accompanying figures provide plots of data for a range of dc-dc converter platforms ranging from commercial power modules [7][8][9][10][11][12][13][14] and PwrSiP products [2][3][4][5][6] to PwrSiP and PwrSoC research demonstrators which have been reported in the recent literature [15][16][17][18][19][20][21][22][23][24][25][26][27][28][29][30][31]. Figure 3 compares the power densities of the different power converters including power modules, power supply in package (PwrSiP) and power supply on chip (PwrSoC).…”