從個人消費電子、資料中心的伺服器電源到航太衛星設備，無所不在的電子設備正在消耗前所未有的電力，隨著功耗增加，在更小的體積實現更高的功率密度是產業共同的目標。例如，存放資料中心與伺服器的空間有限，伺服器電源架構需要更高的功率密度，才能在有限的體積內提供足夠的電力，同時，也需要提升伺服器電源的效率來降低冷卻系統的成本。德州儀器 (TI) 透過「提升封裝熱性能」、「降低切換耗損」、「創新拓樸與電路設計」以及「整合設計」四大創新技術升級散熱管理，達成高功率密度目標。

德州儀器（TI）半導體行銷與應用經理蕭進皇

雖然提高切換頻率可增加功率密度，但可能會伴隨切換耗損增加以及溫度上升的副作用，若要實現前所未有的功率密度，必須同時應對限制密度的每個因素，包含降低切換耗損、提升封裝熱性能、採用創新的拓樸與電路以及高整合設計。同時，若要實現絕佳的裝置性能與品質因數（FoM, Figure of Merit），則必須投資創新半導體技術。德州儀器已投入電源與氮化鎵（GaN, Gallium Nitride）研究十餘年，具有技術量能，並已成功開發具有最佳性能、適合高電壓切換的解決方案。

TI 應用其製程技術、封裝與電路架構創新，幫助工程師開發能提升散熱的電子產品，包含近期推出的三款電源管理解決方案：TPS566242 高功率密度同步降壓轉換器、TPS25985 eFuse以及 LMG3522R030-Q1 GaN FET。這些創新解決方案能以更小的封裝體積改善系統穩健性並提高功率密度，且不影響系統成本與性能。

最小體積、支援高達6A持續電流同步降壓轉換器 整合製成節點提升散熱性能

TI 於今年五月推出的 TPS566242是一款業界最小體積、支援3V至16V輸入電壓，以及高達6A持續電流的超高功率密度同步降壓轉換器，TPS566242 是市場第一款採用能減少系統成本的小體積SOT563（DRL）封裝的6A元件，封裝尺寸僅有 1.6mm2，新的製程節點透過整合功能和提供額外的接地連接來優化針腳配置，有助提高在PCB板上的散熱。高整合式的27.7mΩ和14.8-mΩ RDSON FET設計有效減少切換耗損，並支援最高600KHz的切換頻率。TPS566242 能應用在寬頻監測、資料中心、以及離散式電源系統。

市場最高電流、首款具有主動式電流共享能力的eFuse 保護高達 300A 電流的企業應用系統

除了以製程技術提高效率，創新的電路設計也在提高功率密度方面發揮重要作用。設計人員一直以來使用離散式熱插拔控制器來保護高電流企業應用系統，但隨著終端裝置製造商和他們的消費者需要更大的電流能力，尤其伺服器電源單元（PSU）通常需要 300A 以上電流，使用離散式電源設計將會使系統變得太大。

TI 於今年十月推出的 TPS25985 eFuse 將整合式 0.59mΩ FET 與電流檢測系統配對。這個精準且高效的電流檢測系統搭配全新主動式電流共享方案，能簡單實現具有高度電流共享與精準電流監測的溫度監控，以強化系統功能。結合高效率切換與創新整合，TPS25985 可以在小體積封裝下供應高達 80A 的峰值電流，並可堆疊多個 eFuse 提高功率密度。

頂部冷卻GaN FET整合閘極驅動器 打造系統級散熱解決方案

對於伺服器PSU等大功率應用系統，具備頂部冷卻功能的 GaN 是相當有效的解決方案，可以在不加熱 PCB 的情況下從 IC 去除熱量。 TI於2022 APEC所展示的 LMG3522R030-Q1 GaN FET 是業界第一個採用頂部冷卻封裝設計的整合閘極驅動器，可以達成更高的效率與電源功率，能支援2-5kW的電源供應單元，從伺服器、資料中心、通訊設備到工業級的系統應用，並提供絕佳的散熱性能，並且提供過溫與欠壓鎖定的保護功能。