【導讀】自2019年起，5G服務(wù)就已進入了商業(yè)化部署階段。然而，要想真正發(fā)揮這項技術(shù)所承諾的超高速和超低延遲的優(yōu)勢，還需要進一步提高相關(guān)標準。其中一項創(chuàng)新就是載波聚合技術(shù)，這項技術(shù)通過同時利用多個頻段來提高通信吞吐量。
自2019年起，5G服務(wù)就已進入了商業(yè)化部署階段。然而，要想真正發(fā)揮這項技術(shù)所承諾的超高速和超低延遲的優(yōu)勢，還需要進一步提高相關(guān)標準。其中一項創(chuàng)新就是載波聚合技術(shù)，這項技術(shù)通過同時利用多個頻段來提高通信吞吐量。
TDK研發(fā)的超緊湊DC-DC轉(zhuǎn)換器通過為網(wǎng)絡(luò)中的現(xiàn)場可編程門陣列（FPGAs）和下一代芯片組供電，以推動這一目標的實現(xiàn)。本期推文就帶您一探究竟！
雖然5G（第五代移動通信技術(shù)）服務(wù)在2020年左右才在全球推廣，但可以說現(xiàn)在還未真正感受過5G優(yōu)勢的人群已為數(shù)不多。要想讓5G更實質(zhì)性地改善我們的生活和社會，還將面臨諸多挑戰(zhàn)，其中包括基站網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)、用戶設(shè)備的采用和內(nèi)容的開發(fā)，所有這些都離不開持續(xù)性的技術(shù)創(chuàng)新。
基于5G的下一代通信系統(tǒng)會具有更先進的功能，所以被稱為超越5G（Beyond 5G），預(yù)計將于2030年左右亮相。它的特點包括功耗超低（只有5G 的1/100），面對安全威脅和災(zāi)難具有超高的靈活性和可靠性，設(shè)備在無人干預(yù)的情況下也能自主運行，其超強的可擴展性支持與衛(wèi)星和其他設(shè)備無縫連接。這一切都是大量技術(shù)突破的成果。
資料來源：《Beyond 5G信息通信技術(shù)戰(zhàn)略中期報告》（草案），2022年5月。
Beyond 5G指繼5G之后的移動通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)既推動了新價值的創(chuàng)造，如超低功耗、超高安全性和可靠性、自主性和可擴展性，又增強了現(xiàn)有5G功能，包括高速、高容量、低延遲和多并發(fā)連接。
高速度和高容量是5G的基石，預(yù)計未來對這兩個方面的技術(shù)革新發(fā)展會有更高的需求。目前，一項名為載波聚合的技術(shù)受到了廣泛關(guān)注，它有望通過跨多個頻段捆綁傳輸?shù)臒o線電波來加快通信速度?？紤]到捆綁需要大規(guī)模的基站設(shè)施，因此一些小型蜂窩基站已在部署當中。小型蜂窩基站是一種緊湊、低功率、覆蓋區(qū)域狹窄的基站，可以作為現(xiàn)有基站的補充。與此同時，為了實現(xiàn)載波聚合技術(shù)，還需要小型蜂窩基站符合下一代ORAN*1規(guī)范，并增強光纖傳輸技術(shù)GPON*2。
在這些通信系統(tǒng)的電子電路中，通常采用半導體集成電路（IC），如FPGA*3和SoC*4。因為是用于小型蜂窩基站，電路板空間有限，所以包括集成電路在內(nèi)的所有電路都必須做到小型化。尤其是內(nèi)含大量元件的電源部分更需要縮小空間。具體來說，就是要用更少的外部元件實現(xiàn)更高的電流密度。
為了應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，TDK在μPOL? DC-DC轉(zhuǎn)換器新系列中開發(fā)了可通過世界上最小的封裝提供最高電流密度的FS1412。該產(chǎn)品的尺寸僅為5.8mm × 4.9mm × 1.6mm，為電路板空間受限的應(yīng)用提高了電源效率。該產(chǎn)品可放置在FPGA、SoC、ASIC*5等復雜芯片組附近，通過提供一流的電流密度，同時減少所需元件數(shù)量，因而有助于縮小整體電路板尺寸。由于它可以安裝在芯片組附近，因此最大限度地減少了電路板的走線功耗*6，從而實現(xiàn)了出色的散熱性能，同時降低元件、電路板尺寸和組裝成本。
FS1412μPOL?轉(zhuǎn)換器可充分滿足小型蜂窩基站、O-RAN和GPON等應(yīng)用中的FPGA和SOC電源需求，從而支持5G中載波聚合技術(shù)的發(fā)展。這款產(chǎn)品的多功能也適用于其他應(yīng)用，例如大數(shù)據(jù)、機器學習、人工智能（AI）、5G蜂窩、IoT設(shè)備、通用電信和企業(yè)計算。
使用μPOL?可減少電源部分的外部元件數(shù)量，將占用空間縮減至傳統(tǒng)分立式電源的1/3。
μPOL?是美國電源IC設(shè)計初創(chuàng)企業(yè)Faraday Semi開發(fā)的高功能功率半導體，該公司于2018年加入TDK集團，其中還嵌入了TDK專有的SESUB*7封裝技術(shù)，并采用了3D集成技術(shù)*8。該產(chǎn)品是TDK原創(chuàng)技術(shù)的集中體現(xiàn)，與競爭對手相比，能夠提供更佳的電流密度。
來自Faraday Semi的Parviz Parto談及未來前景時提到：“μPOL?系列通過提升原理圖和布局的設(shè)計，簡化了整體電源規(guī)劃。我們堅信這款產(chǎn)品是載波聚合技術(shù)中高性能芯片組所不可或缺的元件，今后我們也將繼續(xù)豐富我們的產(chǎn)品陣容。”
實現(xiàn)高速通信的5G和Beyond 5G預(yù)計將推動各行各業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型（DX）。展望未來，1412μPOL?轉(zhuǎn)換器將是數(shù)字化轉(zhuǎn)型中不可或缺的元件。
FS1412可在更寬的結(jié)溫范圍（-40℃到125℃）內(nèi)工作，電流密度高，每立方英寸能達到1,000A。
術(shù)語解說
1. ORAN：全稱Open RAN（開放式 RAN）。O-RAN聯(lián)盟正致力于為RAN接口制定開放式技術(shù)標準。
2. GPON：全稱Gigabit Passive Optical Network（千兆無源光網(wǎng)絡(luò)），一種支持在公共光纖網(wǎng)絡(luò)中通過單條PON線路使用多種通信方式傳輸和接收數(shù)據(jù)的技術(shù)。
3. FPGA：全稱Field-Programmable Gate Array（現(xiàn)場可編程門陣列），一種由門陣列組成的半導體集成電路，支持設(shè)計人員出廠后繼續(xù)配置電路邏輯（因此為“現(xiàn)場可編程”）。
4. SoC：全稱System-on-a-Chip（片上系統(tǒng)），一種半導體集成電路，用于在單個半導體芯片上實現(xiàn)所有系統(tǒng)功能。
5. ASIC：全稱System-on-a-Chip（片上系統(tǒng)），一種半導體集成電路，用于在單個半導體芯片上實現(xiàn)所有系統(tǒng)功能。
6. 功率損耗：在傳輸過程中以熱能形式損失的電能。
7. SESUB：全稱Semiconductor Embedded in Substrate（嵌入至基板的半導體），一種將集成電路（半導體）嵌入樹脂基板并通過3D安裝無源元件和其他元件使其模塊化的技術(shù)。
8. 3D集成：一種將半導體芯片堆疊到單一封裝的技術(shù)。
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