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随着CPU在速度和集成度上的飞速发展,相应的电源管理系统也需要同步地改进。电源设计面临的最大挑战是如何满足更大的功率、更小的电压容限以及更快的瞬态响应。新一代的CPU需要采用多相电压调节器,因此多相控制芯片随之发展。多相电源管理系统有很多优点:功率平均分配在各通道中,散热性能更优;输出电流可大于100A,工作电压可低至1V以下;由于各个通道的输出电流相互叠加,减小了输出电流的纹波,降低了电磁干扰;可以使用更小的输出电容和电感。论文设计了一款可以2相或3相工作的PWM控制芯片,该芯片具有灵活、电压调节范围宽等特点,可以作为多种高密度供电电源的控制芯片。芯片使用了电压和电流反馈环,可以更好地调整输出电压,并且电流反馈环路可以保证各相电流的均衡。通过外接DAC,可以使输出电压范围从1.08V～1.93V可调。通过内部相位选择电路,可以使芯片工作在2相或3相状态下。采用先进的BiCMOS工艺,误差放大器的增益能够达到80dB。论文中合理设计了各个子电路,其中包括:带隙基准源、误差放大器、振荡器、斜坡发生器、PWM比较器、数字选择电路、输出级电路、过流保护电路和低压保护电路等。由于论文对误差放大器、跨导放大器、基准电路等模块中双极器件的性能要求较高,所以采用了先进的0.6μm BiCMOS工艺,使芯片中模拟电路获得了良好的性能。BiCMOS是一种结合CMOS与双极型器件结构在单一集成电路内的技术。它即保持了CMOS电路在功耗、噪声容限和封装密度上的优势,又获得了与双极电路相媲美的高开关速度、强电流驱动能力和较佳的模拟电路性能。论文中详细介绍了BiCMOS工艺设计要点。作者在Cadence工作站上采用先进的0.6μm BiCMOS工艺模型,使用SpectureS和Hspice等EDA仿真工具对其各个模块进行功能仿真验证,并对关键模块进行了具体参数的仿真验证。论文对设计进行了仿真模拟,仿真结果验证了设计的正确性。最后还完成了该芯片的版图设计,并使用Dracula软件对版图设计规则与电气规则进行了检查,达到了可以进入代工流片的水平。