세계 최소의 실장 면적 및 세계 최고의 전압 변환 효율을 실현한 슬림형 DC-DC 컨버터를 상품화

2020-10-29

주식회사 무라타제작소
대표이사 사장 나카지마 노리오

주식회사 무라타 제작소(이하, 당사)는 세계 최소의※1 실장 면적 및 세계 최고의※2 전압 변환 효율을 실현한 DC-DC 컨버터 모듈 “UltraBK™ MYTN 시리즈” (이하, 본제품)을 상품화하고, 판매를 시작합니다.

※1 ※2 당사 조사, 2020년 10월 28일 시점.

최근 5G나 딥러닝을 비롯한 AI기술 등의 진전에 따른 데이터 트래픽의 증가에 의해, IT기기의 고기능화 및 고밀도화에 대한 요구가 급속히 높아지고 있습니다. 전원 회로는 전자 디바이스가 필요로 하는 각 전압으로 변환하는 중요한 역할을 맡고 있는데, 마더 보드(주요 전원회로 기판) 기판면적의 30~50%를 점유해버려, 설계자는 심각한 공간부족에 시달리고 있습니다.
그래서 당사는 주변 회로를 포함한 총 실장 면적 삭감과 뛰어난 전압 변환 효율의 양립을 실현하는 본 제품을 개발하였습니다.
본제품은 당사가 오랫동안 쌓아온 전원 회로 기술과 더불어 자회사의 “pSemi Corp.”※3 이 갖는 독자적인 프로세스 기술, 전압 변환 효율을 높이는 기술을 결집하여 개발한 최초의 제품입니다. 또한 당사의 통신 모듈 사업으로 축적된 고밀도 패키징에 의해 전원 IC, 인덕터, 콘센서를 원 패키지화하여 DC-DC 컨버터의 초소형화/박형화를 실현하고 있습니다.
※3 2014년에 인수한 반도체 RF 부품 메이커「Peregrine Semiconductor Corp.」.
이 회사는 2017년에 업계를 선도하는 전압변환 효율을 높이는 기술을 가진 소전력 파워 반도체 개발 업체 「Arctic Sand Technologies, Inc.」를 인수, 2018년에 pSemiTM Corporation으로 사명을 변경했습니다.
DC-DC 컨버터 모듈은 전원 IC, 인덕터, 컨버터 등을 하나의 패키지로 한 제품으로, 체적의 대부분을 인덕터가 차지하고 있습니다. 일반적으로 높은 변환 효율을 요구하면 사이즈가 큰 인덕터가 필요하므로 DC-DC 컨버터의 사이즈는 커집니다. 반면에 공간 확보를 우선하여 소형 인덕터를 채용하게 되면 전압 변환 효율이 낮아집니다. 또한 입력 전압과 출력 전압의 차가 큰 어플리케이션에서는 듀티 사이클※4이 매우 작아, 그 영향이 전압의 입력 라인에 나타나므로 노이즈 저감을 실현하기 위해서도 대형의 필터 회로가 필요합니다.
본제품은 독자적인 “차지 펌프 기술”※5과 기존의 DC-DC 컨버터 회로를 융합시킨 새로운 방식 “2 스테이지 아키텍쳐”를 채용했습니다. 입력 전압을 작은 전압 스탭으로 강압하여 저내압 FET※6의 사용이 가능하게 하고, 개별 인덕터에 대한 의존도를 낮춤으로써, 소형이면서 높은 전압 변환 효율의 DC-DC 컨버터를 실현했습니다. 또한 이 강압된 전압이 DC-DC 컨버터 회로의 사실상 입력 전압이 되기 때문에 입력 전압과 출력 전압의 차에 의한 듀티 사이클의 과제도 해결할 수 있습니다.
※4 ON상태의 시간과 전체 사이클 시간의 비. DC-DC 컨버터의 경우, 입력 전압과 출력 전압의 비율로 결정된다.
※5 입력 전압과 콘덴서에 충전된 전압읍 중첩함으로써 출력 전압을 상승/하강 시키는 기술.
※6 Field Effect Transistor:전계 효과 트랜지스터.

기존 방식



2스테이지 아키텍쳐

당사는 앞으로도 그룹 회사가 보유하는 핵심 기술을 결집하여, 독자의 차지 펌프 기술 등을 응용한 제품 라인업 확충에 임하여 IT기기의 고밀도화와 고성능화, 고기능화에 공헌해 갈 것입니다.

주요 특장점

① 당사 독자적인 회로 설계 기술
② DC-DC컨버터 모듈에 필요한 패키지(전원IC, 인덕터, 콘덴서)의 내제화
③ 독자적인 패키지 기술
에 의한, 이하의 특장점을 실현했습니다.

  • 주변 회로를 포함한 실장 면적 : 143 mm2으로 세계 최소. 일반적인 제품과 비교해 약 50% 삭감세계 최고의 전압 변환 효율에 의한 열 설계 단순화를 통해 IT기기의 소형화 및 저비용화에 기여
  • 인덕턴스 값의 최적화 및 고주파 스위칭 동작에 의해 고속 응답을 실현
  • 기존 제품에 비해 약 20dB의 소음 저감을 실현

주요 용도

PCIe카드※7나 AI 엑셀레이터 카드※8, HPC(High Performance Computer)※9, 기지국 기기 등의 설계자, 개발자 용으로 전원 공간을 최소화 하고, 고기능화 및 고밀도화를 실현하는 솔루션을 제공합니다.
※7 고속 데이터 전송이 가능한 시리얼 전송 방식의 확장 인터페이스 기판.
※8 AI어플리케이션의 처리 속도를 향상시키기 위한 확장 인터페이스 기판.
※9 단위 시간당 계산량이 너무 많아, 서버 등에서 사용되는 장치.

주요 사양

Vin 12V
Vout 1.8V
피크 전압 변환 효율 90.0~90.5%
사이즈(mm) W 10.5mm
사이즈(mm) L 9.0mm
사이즈(mm) T 2.1mm ※약25%삭감

관련 사이트

UltraBK™ MYTN시리즈(4품번)의 상세는 여기를 참고하십시오.


무라타에 대해서

주식 회사 무라타 제작소는 기능성 세라믹을 기반으로 전자 디바이스의 연구 개발 • 생산 • 판매를 행하고 있으며, 재료부터 제품까지 일관 생산 체제를 구축하고 있습니다. 또한, 무라타 제품의 90%이상은 해외에서 판매되고 있으며, 국내외로 글로벌 회사를 전개하고 있습니다.