Uma equipe de pesquisa do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Ulsan, na Coreia do Sul, desenvolveu com sucesso um regulador de tensão híbrido ultracompacto (LDO) de baixa queda para aplicações de gerenciamento de energia que aprimoram o desempenho de dispositivos semicondutores avançados. Este novo regulador utiliza um design híbrido, combinando os pontos fortes de circuitos analógicos e digitais, para suportar sistemas em chip (SoCs) de alto desempenho em áreas como inteligência artificial e comunicações 6G.

Liderado pelo Professor Hee-in Yin, do Departamento de Engenharia Elétrica, este chip de gerenciamento de energia mantém a saída de tensão estável enquanto filtra o ruído de forma eficaz. Fabricado usando um processo CMOS de 28 nm, o dispositivo ocupa apenas 0,032 milímetros quadrados, e seu tamanho compacto facilita a integração de SoCs.

A equipe de pesquisa aplicou métodos avançados de conversão digital para analógico e tecnologia de gerador de aterramento local para garantir o fornecimento estável de energia durante flutuações repentinas na demanda de corrente. Os dados de teste mostraram que, durante uma rápida flutuação de corrente de 99 mA, o chip de gerenciamento de energia manteve a ondulação de tensão dentro de 54 mV e se recuperou em 667 nanossegundos. Ele também atingiu uma taxa de rejeição de fonte de alimentação de -53,7 dB a 10 kHz e uma carga de 100 mA, demonstrando excelentes capacidades de filtragem de ruído. An Changmin, membro da equipe, afirmou: "Reguladores híbridos tradicionais de baixa queda normalmente requerem capacitores grandes para suavizar a conversão digital-analógica, o que pode criar um gargalo técnico. Nosso novo design aborda esse problema por meio da conversão digital-analógica sem interrupções, resultando em um espaço menor e maior eficiência."

Este chip de gerenciamento de energia utiliza um mecanismo de ativação sob demanda, ativando-se apenas quando necessário durante picos de energia, reduzindo significativamente o consumo de energia em modo de espera. Seu fator de qualidade abrangente atinge 0,029 picossegundos, demonstrando excelente desempenho. O professor Yin Xiren observou: "Este regulador ultracompacto e de baixo consumo de energia oferece excelente estabilidade de tensão e redução de ruído, tornando-o adequado para chips de IA de última geração e módulos de comunicação 6G. É uma solução versátil com amplo potencial de aplicação em produtos eletrônicos de alto desempenho."

Os resultados da pesquisa, publicados no IEEE Journal of Solid-State Circuits, marcam um novo avanço na tecnologia de chips para gerenciamento de energia. Este design inovador de regulador abre um novo caminho para a miniaturização e maior eficiência em dispositivos semicondutores.