创新DAPIT技术优化CMOS工艺下PMU设计，提升DC-DC效率

本文主要探讨了在缩放CMOS工艺过程中应用于电源管理单元（PMU）的新型数字助手电源集成技术（DAPIT）。随着微电子技术的进步，随着0.13微米CMOSCraft.io工艺的使用，设计复杂性成为了PMU开发的一个挑战。作者提出了一种创新的方法来解决这个问题，旨在优化PMU的性能并保持其在不同规模下的有效性。 首先，DAPIT的关键组成部分之一是采用分段功率驱动技术，结合脉冲跳跃调制/脉冲宽度调制（PWM/Pulse Skip Modulation），这有助于提高dc-dc转换器的效率和控制精度。这种技术允许对电源输出进行精细调整，从而减少了电流纹波，提升了整个系统的稳定性。 其次，作者提出了一种利用数字调节电路的环路控制机制，它针对dc-dc稳压器实现了数字化管理，进一步增强了PMU的动态响应能力和控制精度。这使得设计者能够快速适应不断变化的工作负载需求，提高了系统的灵活性。 另外，文中还讨论了数字模拟转换器（DAC）的电阻补偿网络，用于实现动态电压缩放（DVS）。通过补偿网络，DAC发送的DVS信号可以保持线性特性，这对于保持PMU的电压精度至关重要。这种技术能够在不牺牲输出稳定性的前提下，根据需要动态调整电压，节省能源。 在多DC-DC转换器的相位同步方面，文章强调了在PMU中采用分离时钟的重要性。这有助于减少内部时钟噪声对转换效率的影响，确保了多个转换器之间的协同工作。 在具体应用实例中，设计者构建了一个嵌入在SoC中的PMU，包含四个dc-dc降压转换器和两个低压差线性稳压器（LDO）。设计展示了如何通过外部电阻调整输出电压范围，从0.7V至1.8V，步进25mV，同时在使用DVS时，dc-dcs的最大效率可达90%以上，而配合外部电阻，效率甚至可以提升至95%。 本文提供了一套有效的解决方案，通过创新的DAPIT技术，实现了在CMOS工艺缩放过程中PMU的设计优化，提升了系统的能效、稳定性和可扩展性，对于现代高性能嵌入式系统设计具有重要的实践意义。