【導讀】自2019年起，5G服務就已進入了商業(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標準。其中一項創(chuàng)新就是載波聚合技術，這項技術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標準。其中一項創(chuàng)新就是載波聚合技術，這項技術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轉換器通過為網絡中的現(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）服務在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)，其中包括基站網絡的建設、用戶設備的采用和內容的開發(fā)，所有這些都離不開持續(xù)性的技術創(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），面對安全威脅和災難具有超高的靈活性和可靠性，設備在無人干預的情況下也能自主運行，其超強的可擴展性支持與衛(wèi)星和其他設備無縫連接。這一切都是大量技術突破的成果。
資料來源：《Beyond 5G信息通信技術戰(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，預計未來對這兩個方面的技術革新發(fā)展會有更高的需求。目前，一項名為載波聚合的技術受到了廣泛關注，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。考慮到捆綁需要大規(guī)模的基站設施，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，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的所有電路都必須做到小型化。尤其是內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。
為了應對這些挑戰(zhàn)，TDK在μPOL? DC-DC轉換器新系列中開發(fā)了可通過世界上最小的封裝提供最高電流密度的FS1412。該產品的尺寸僅為5.8mm × 4.9mm × 1.6mm，為電路板空間受限的應用提高了電源效率。該產品可放置在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?轉換器可充分滿足小型蜂窩基站、O-RAN和GPON等應用中的FPGA和SOC電源需求，從而支持5G中載波聚合技術的發(fā)展。這款產品的多功能也適用于其他應用，例如大數(shù)據(jù)、機器學習、人工智能（AI）、5G蜂窩、IoT設備、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，并采用了3D集成技術*8。該產品是TDK原創(chuàng)技術的集中體現(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計，簡化了整體電源規(guī)劃。我們堅信這款產品是載波聚合技術中高性能芯片組所不可或缺的元件，今后我們也將繼續(xù)豐富我們的產品陣容。”
實現(xiàn)高速通信的5G和Beyond 5G預計將推動各行各業(yè)的數(shù)字化轉型（DX）。展望未來，1412μPOL?轉換器將是數(shù)字化轉型中不可或缺的元件。
FS1412可在更寬的結溫范圍（-40℃到125℃）內工作，電流密度高，每立方英寸能達到1,000A。
術語解說
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標準。
2. GPON：全稱Gigabit Passive Optical Network（千兆無源光網絡），一種支持在公共光纖網絡中通過單條PON線路使用多種通信方式傳輸和接收數(shù)據(jù)的技術。
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。
8. 3D集成：一種將半導體芯片堆疊到單一封裝的技術。
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