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자동차，클라우드클라우드，산업자동화,통신(5克）인프라와같은신생성장이션에에무료와이집중많은이집중집중있습니다。아이션照片분야는다르지만，시스템수준에서전압변환및분배가이이이루어지는방식은은사합니다。시스템수요는유효탄소발자국을이기위해더욱중요해지고。그그결과고효율을포함한다양한목표를달성하기위해48V생태계가개발및적용되고있습니다。전력공급，컴퓨팅요소또는메모리블록등곳에서반도체는이러한요구요구를충족충족시키는솔루션핵심핵심이션분야의각애플리케에논의하고，혁신적인전력패키징플랫폼플랫폼플랫폼플랫폼모두플랫폼어떻게어떻게연구되고있는지공유하고자하고자공유하고자합니다합니다하고자합니다합니다합니다하고자하고자하고자하고자하고자하고자하고자

자동차

오늘날대부분의고급자동차에는최대에는에는의전자장치（ECU）와와만회선의코드코드작동합니다[1]。자동차의전기화，편의기능및첨단운전자시스템（adas）의의이향상되면서총총예산의이더욱대두되고있습니다。00오늘날사용되는일반차량트리는12v배터리에서워터＆오일펌프，실내온도조절컴프레서，액티브액티브컨트롤，헤드라이트및및미등과같은적보조（일반일반으로5〜7 kW미만）으로으로동력을공급。이러한부하는이많이소모되는첨단운전자보조시스템지원하면서기업평균연비규제제도（企业平均燃油经济性）의더욱더욱엄한한한기준기준을해야하기때문에효율성을개선것하기쉽지쉽지을하는은쉽지쉽지자동차oem회사들이수년동안기계부품을전기부품교체해왔지만，48v시스템과최신최신가추가로로합니다。향후48v전력으로영구전환되기전단기적으로oem회사및및1（tier1）공급공급업체두종류아키텍처（12v및48v）를제공해야할수있습니다。

자동차OEM회사와티어1공급업체는최근마일드하이브리드자동차(MHEV)솔루션을선보였습니다。예를들어아우디는12 kW용량의새로운벨트얼터네이터스타터(BAS带发电机起动器)를도입하여마일드하이브리드자동차에전력을공급하는동시에기존12 v시스템을혼용하면서直流-直流컨버터를사용했습니다[2]。마찬가지로다임러는최대16千瓦용량의年代클래스용통합스타터제너레이터(研究小组、集成起动发电机)를도입했습니다[2]。또한아우디처럼다임러는기존12 v부하용直流-直流컨버터블록을사용합니다。티어1공급업체발레오는자율주행48 v과하이브리드시스템을결합한eCruise4u플랫폼을소개했습니다。이플랫폼의제품중하나인e4AWD는통합벨트스타터제너레이터(iBSG、集成起动发电机带)와전기식리어액슬드라이브(eRAD、电动后桥驱动)를효율적으로결합하고발레오의마일드하이브리드전기자동차시스템에22千瓦를더해연료소비를17%줄였습니다。또다른자동차티어1공급업체인델파이는그림1과같이연비를15%향상시키는e -슈퍼차저를포함하는48 v하이브리드시스템을선보였습니다。e -슈퍼차저시스템은또한다이내믹스킵파이어(DSF,动态跳过火)실린더비활성화개념을사용하여이산화탄소배출량13%을까지줄일수있습니다[2]。

48 v전력을이용하게되면와이어링하니스(线束,차량배선뭉치)단면및중량감소와같은다양한이점을누릴수있고,이는차량경량화및배기가스배출감소로이어집니다。스티어링랙(편의기능및기타시스템의기계부품전기화도도움이되지만,모터(< 25千瓦)를사용한마일드하이브리드화는실질적이고상당한이점을제공합니다。한추정치[1]에따르면마일드하이브리드자동차는이산화탄소배출량15%을까지감소시킨다고합니다。이는완전하이브리드시스템비용의약30%로마일드하이브리드자동차수익중에70%약해당합니다。약4500달러가소요되는완전하이브리드에비해마일드하이브리드는1500달러정도의추가비용만지불하면됩니다。이러한비용차이도마일드하이브리드자동차성장에영향을미칠것으로예상됩니다。또한48 v전력은향후V2X (vehicle-to-everything)연결과첨단운전자보조시스템에적용가능한시스템의성숙(부하점컨트롤)을제공하는역할도합니다。향후10년내에레벨3에서레벨5수준의자율주행차량대량출시가예상되며,첨단운전자보조시스템에대한전력요구사항은빠르게증가할것으로보입니다。현재레벨2의기능에필요한전력와트는1千瓦정도이지만,레벨4 /레벨5시스템에서는10배이상의전력이필요할것입니다。비용및이산화탄소배출량등의이점과함께,48 v마일드하이브리드자동차는확장되고있는전기자동차시장에서주목받을것으로보입니다。

클라우드컴퓨팅

오늘날매일개인용혹은비즈니스용으로생성되고있는2.5퀸틸리언(250경·1조250만의배)바이트이상의데이터를관리하기위해서는전세계적으로700만개이상의데이터센터가필요합니다。현재까지생성된44제타바이트(44조기가바이트)의데이터가중90%최근2년동안생성되었습니다[3]。오버더톱(夸张的)스트리밍서비스,5 g,사물인터넷(IOT.）및소셜미디어의출현으로인에이터빅데이터데및엣지이터시장센터을크게크게변화시킬예상예상예상예상예상일반적인데이터센터는데이터저장，처리，네트워킹및및보급과같은같은서비스를제공제공이러한서비스를관리하기수백수백수백수백수준수준이필요합니다。데이터센터센터운영비용의최대최대는하고랙데필요필요에너지냉각하는합니다합니다기인기인합니다합니다합니다기인합니다합니다합니다합니다합니다합니다합니다합니다합니다합니다기인기인합니다[4]。전력사용효율（PUE，POWER USIGE EQUINIVIINGS）및및소유비용（TCO，总体拥有成本）은데이터센터운영자가비용을을절감가동률을을높는데활용할수한지표입니다지표지표지표지표입니다지표한지표지표지표지표지표지표평균적으로교류전력에서개별의의이크로프로세서프로세서로변환될때평균적전력의약약약약약약약약약약약약약약약약약약고약약고고고이과정에서손실을최소화수있는세가지이있습니다영역이있습니다。범용전원공급장치（UPS，网格到数据中心），서버랙전원공급그리고그리고개별공급공급가이영역영역해당됩니다。몇년전까지만해도데이터센터센터는4〜5 kw의출력밀도로설계현재는랙당최대10 kw입니다。랙랙밀도를30 kw이상으로높이는것은향후의트렌드트렌드가될것것[5]。결과적으로전력사용을개선하기위해더효율효율인전원장치의가늘어날늘어날이고장치가늘어날것이고，이로인인서버밀도가높아지고높아지고공간당（$ / ft）이증가할것입니다。

전력아키텍처측면에서현재데이터센터센터는2와와같같같전력망으로설계。자동차의48v시스템과가지로，데이터센터센터의전력아키텍처는는는는는지원지원지원지원지원지원지원지원48V로의전환을통해높은전력밀도，더낮은배전손실이점이는줄줄을이는줄줄의손실을이는캐패시터의의손실을이는에이는。그러나48v에서서버보드로의전압과정이과제로남아있습니다。중앙처리장치（CPU）코어코어DDR（双数据速率）메모리블록에전력공급공급일반으로으로으로으로이필요필요。더더높은스텝다운（48V〜1.8V）의경우교환회로와와사한변환효율을실현하기가어렵습니다。AC-DC및直流부하지점을포함을포함각변환단계단계랙에서에서사하거나요구하는시스템레벨을충족위해서는더폼팩터와더높은지원이가능한반도체패키징이핵심핵심。

5克

기존4 g네트워크의단점을해결하기위해5克네트워크는대규모트래픽（이더넷을통한무선통신）과과（사물인터넷，연결연결및대역폭에신뢰도（엣지컴퓨팅，대기시간）도도합니다。새로운스펙트럼，더많은사이트및다중액세스엣지등이5g의주요차이점입니다。현재4g lte네트워크전송대역폭의이론적적한계는150mbps로5g의요건을충족수없습니다。더더높은대역폭을달성하기하기위해위해네트워크는더높은주파수주파수밴드를를용또한대량다중입출력（MIMO）기술은처리량향상의입니다。그림3에서볼수이，토폴로지토폴로지에서기존4g네트워크네트워크안테나，리모트라디오헤드（rrh）및및이스밴드밴드（bbu）이분리된분산형무선액세스네트워크（d-ran）아키텍처아키텍처선호합니다。5g네트워크는중앙집중식또는클라우드（c-ran）분포분포를하여베이스밴드밴드기능을통합하기위해이동로로로동로로로로로5g네트워크에서는베이스밴드밴드유닛（pool）이엣지사이트에동안，리모트라디오헤드와안테나가통합통합것으로예상됩니다。아이스밴드밴드유닛（또는또는네트워크）은라우터，물리적인프라，전기및냉각시스템과같은네트워크포함하여동일한물리적사용가능합니다。하지만사이트수가더많아지고컴퓨팅요구사항이높아짐에따라네트워크에너지소비량은더욱가할할입니다。

통신회사에따르면1밴드5 g장비의전력소비량은유사한구성을가진4 g에의350%달한다고합니다[6]。5 g베이스밴드장치는약300 W를소비하고리모트라디오헤드로는30%드에서약900 W를소비합니다(최대전력1.4 kW)。향후3년내에더많은주파수대역이추가됨에따라최대전력소비량은약14千瓦로증가할것입니다。그외에도밀리미터파까지더해지면최대전력소비량은최대20千瓦까지증가될수있습니다[6]。기존4 g통신전원공급장치는-48 v로설계되어있지만,이러한전원공급장치는5 g요구사항에맞지않습니다。4 g시스템의전원공급케이블에서발생하는절대전력손실은전력요구사항이1千瓦정도이기때문에더적은편입니다。그러나동일한케이블길이에대한절대손실은5 g시스템에서더많으며,케이블에서더높은전압강하가발생합니다。대부분의전원공급장치와마찬가지로전압이”최저출력전압'아래로떨어지면전원공급이차단됩니다。이러한문제를줄이기위해전원공급장치설계자는추가直流-直流컨버터를사용하여전압레벨을약-57 v로높일수있습니다[6]。결과적으로5 g네트워크사용으로인한전력소비량증가는전체전원공급장치에서해결해야하는과제로남아있습니다。

반도체부분에서48v의영향

앞서설명한시장의요구에따라반도체공급업체의새로운시장기회가크게증가하고있습니다。자동차부문에서마일드하이브리드는현재총생산량의약1.5% ~ 2%를차지합니다。하지만10년후에는약15%까지성장할것으로보입니다。따라서마일드하이브리드시스템사용으로차량당약75달러의전력반도체사용이증가할것으로예상됩니다。마찬가지로하이퍼스케일및5 g데이터센터에서48 v전력으로전환이이루어지면서전력장치원재료비용(BOM)이약40달러인상될예정입니다。5 g마지막으로인프라설치로인해캐비닛및블레이드전원공급장치가요구되면서전력트랜지스터에대한필요성이증가할것입니다。48 v에코시스템은반도체공급업체가이러한애플리케이션부문간에시너지를적용할수있는기회를제공합니다。4는그림전체적인새로운시장기회에서주요애플리케이션부문과각각의성장전망을개략적으로보여줍니다。자동차및클라우드컴퓨팅에사용되는48 v와5 g전원공급장치,기본어셈블리및테스트비즈니스-57 v의모두향후10년동안크게성장할전망입니다。

전력패키징이필요한기술트렌드

지금까지논의된애플리케이션트렌드의공통된주제에이매우효율적이고공간을적게차지하면서안정인전력반도체솔루션을원한다는한다는한다는한다는한다는30년간실리콘（si）전력mosfet기술，전력패키지및서킷토폴로지（电路拓扑）의혁신으로전력효율효율비용（$ / w）이지속적으로개선되었습니다。실리콘이주로사용되어왔지만실리콘의성능계수（ron x qg，ron x qoss）는이론적적한계에도달도달。질산갈륨（gan）과같은최신재료이시장에도입되어더나은성능제공하고있습니다。시스템의전기적및이점을실현하는과정에서패키징이한계로작용작용는안됩니다。전력장치패키징은긴리드가있는至-247및- - - - - - 220과같은스루홀(通孔)패키지에서D2PAK,DPAK.,SO-8.과같은표면실장부품으로진화해왔습니다。또한리드패키지는无侵扰（收费）및PQFN처럼리드가없는표면실장옵션으로대체되었습니다。더높은전력솔루션신뢰수요구요구요구에산업은은를충족산업은은트렌드를충족혁신인옵션을를충족충족혁신적인인트렌드제공해야해야고객은패러시틱스（寄生料）를를이기위해위해사이드쿨링，칩스케일패키징및멀티다을통한효과인열기능을제공하는솔루션로할수있습니다솔루션필요로수있습니다있습니다을로수있습니다。그러나그러나，성능및신뢰성측면에서이있을수있습니다。

자동차분야사례를보면자세히알수있습니다。벨트스타터제너레이터애플리케이션은은전력시스템의중간이48v인경우약12 kw가필요합니다。모터에전원을공급하는단계단계전류전류가500a보다높고48v이상의mosfet을사용합니다。일반적으로전체요구사항을충족하기위해개개mosfet이병렬로연결됩니다。기기들이완전한阶段3구현을위해상단과하단의양쪽에서병렬로연결파워파워이지에서，특히파워스테이지지모터자체되면인쇄회로회로회로회로이러한애플리케이션및와트케이스사용용되는공통패키지D2PAK7L의패키지크기는15 x 10 x 4.4 mm입니다。하지만파워이지에여러패키지가필요한경우크기는가적인장점이됩니다。d2pak와비슷한收费（11.7 x 9.9 x 2.3 mm）은은및고신뢰애플리케이션최적최적화된몰드입니다。그러나收费(그림5)은면적을30%줄이고50%이상더작은폼핏(壳式)을제공하여컴팩트한디자인과높은고전류기능및낮은열저항성(RthJC)을허용합니다。또다른중요한점은자동차반도체에사용되는미션프로필이계속해서진화하면서보드수준에서더높은수준의신뢰성을요구하고있는것입니다。

클라우드및엣지이터센터의서버전원공급장치장치코어코어，ddr메모리및스텐스텐이레일，팬그리고이버와와（pol，load点）에에전원공급은요구사항이서로서로。부하지점가선호되는애플리케이션의의경우단일패키지의파워블록또는파워파워스테스테스테스테스테스테스테스테선택선택선택선택선택선택선택선택선택PQFN(그림6)과같은패키지는통합이유연하여점점더각광받고있습니다。PQFN패키지는다이패키지비율과노출된방열판(散热器)을개선할수있는범위를제공하여서버전원공급장치의전력밀도를높입니다。더큰크기의PQFN은그림6 PQFN듀얼스택에표시된것처럼구리(铜)클립기술을사용하는다이스태킹을통해여러(파워블럭)전계효과트랜지스터(场效应晶体管、场效应晶体管)를통합합니다。또다른옵션은게이트드라이버를상단및하단전력용전계효과트랜지스터와통합하여DrMOS와같은스마트전력애플리케이션을구현하는것입니다。이것은그림6에서싱글스택옵션으로표시됩니다。또한PQFN은통신인프라,베이스밴드보드및直流-直流컨버터와같은애플리케이션에사용됩니다。

48V에코시스템의전력트렌드트렌드

00전력패키징은앰코이시아（ATM）및앰코일본후쿠이（ATJ6）에서생산됩니다。첨단첨단프레임기술（xdlf），구리구리인터커넥트，알루미늄（al）웨지본딩，공간절약형표면실장，플랫리드디자인디자인과같은다양요소를창출및차별화를광범위하게제공제공제공를하게제공앞서설명한바와같이전력패키징은스루홀（to）유형유형표면실장（smd）패키지로발전했습니다。최근에는收费과같은같은같은리드리스패키지가더많은관심을받고받고。이러한리드리스패키지는충분한파워사이클링및tcob（船上的温度骑自行车）기능기능갖춰갖춰자동차자동차부품（AEC，Automotive Electronics South）의AEC-Q101표준을완벽완벽합니다합니다。그러나신뢰성，전류성능또는패키지기생전면제한이생길수수。그러므로새로운48v에코에코전력패키징시장의사항을충족하기위한가지새로운패키징아아아아에서논의에서에서논의논의논의논의

IPC International의IPC-9701표준표준근거해，收费은다이크기및두께별표준요구사항회충족하기하기1000회이상사이상사이상의사이르기까지까지이발생까지이발생하지않아야합니다。하지만높은다이대패키지비율및확장된을확보해야하는설계자입장쉽지않은부분입니다。일반적으로사용되는기판은fr4，구리또는알루미늄절연（IMS，绝缘金属基板）입니다。그러나알루미늄절연금속기판과같은기판옵션을하면하면기판고려，收费의보드레벨（BLR，板级可靠性）은은상상계수인인편차가더욱심해질수있습니다。구리구리과알루미늄절연금속기판사이연결이잘못잘못경우솔더부분에이되어부담에피로또는이발생할수도있습니다。TOLG는折腾설계（그림7）에서걸윙방식을사용으로써으로써비슷한전기및열성능제공하면서신뢰성도크게크게성능제공하면서신뢰성도크게크게유연성디자인의이신뢰성신뢰성크게향상시킨것입니다。이는확장된스트레스와이핵심시스템요구사항이된최종사용자부문의프로필변경으로으로에이되었습니다변경조건에。

또는또는이터센터의서버팜이48v아키텍처로전환됨에따라，전력효율지수（pue）를해결하기위한전력밀도사항이주요주요관심입니다。설계자들은전력장치의성능지수개선을위해힘써왔습니다。바디사이트가더더8 x 8 mm lfpak（그림7）과같은최신패키지는훌륭한가제품군이될것입니다。기존7LD2PAK에비해8×8毫米LFPAK부는기계적면적은60%피는80%더작습니다。인터커넥트기술에서는와이어본드가발전전력제품의운반능력을결정합니다。D2PAK의경우사용되는본드와이어의최대직경은20毫升입니다。하지만8 x 8毫米LFPAK인터커넥트에구리클립기술을사용하면운반능력이훨씬더향상됩니다。클립기술을사용하면와이어본드의기생저항(寄生电阻)과인덕턴스를크게최소화할수있습니다。이패키징방식은전력밀도달성에대한우려를일부해소합니다。

서버서버에서는마이크로가프로세서가요구하는빠른전환응답을을위해컨버터및전압조정기사용합니다。1MHz이상의의주파수에서작동기존전력전력전자패키지의임피던스는적합적합하지이와관련하여앰코는그림그림과같이파워트랜지스터용칩스케일패키징（PowerCSP™패키지）를를하고있습니다。이혁신적인컨셉은상단/리드프레임측면이방열판또는워터쿨링에되어양면이가능냉각한리드프레임기반칩패키징패키징패키징패키징패키지패키지바닥면은비아（热通孔）및및구리레이어를이용하여하여인쇄회로회로기판장착수수수수수수PowerCSP의의주요장점은은어본드및구리클립을제거기생저항과부유（杂散电感）를를전도손실（传导损耗）과과손실을줄이는것것。또한powercsp의감소된인덕턴스는더높은스위칭와전력밀도를달성하는데이됩니다。pqfn또는lfpak와같은플라스틱전력패키지에해powercsp디자인은프로세스플로우단순화하여신뢰성문제와된를줄일수있습니다관련요소를줄일수있습니다。또한PowerCSP패키징은转换包装套餐유형의솔루션을하기위한멀티에이통합용게이트이를제공할것입니다。

요약

환경적，경제적，사회적적을을충족하기위해소유비용을줄일줄일수있는한전자솔루션에대한대한수요가증가하고있습니다。이부상하는48v에코시스템은전력패키징부품의의이됩니다。전력패키징이대두되고있지만새로운트렌드를하기위해필수적으로개선할부분이남아부분에다이대패키지비율개선，패키지파라시틱스감소또는전달가능상호연결증가등등기존포트와혁신혁신인접근방식으로솔루션을을제공제공을제공합니다합니다합니다합니다합니다합니다합니다합니다합니다합니다합니다합니다합니다합니다제공합니다합니다제공합니다합니다합니다합니다합니다합니다합니다제공합니다합니다합니다합니다합니다합니다합니다합니다합니다제공합니다합니다제공합니다합니다제공합니다제공합니다합니다합니다제공합니다합니다합니다합니다합니다합니다합니다합니다합니다제공합니다제공합니다합니다합니다합니다합니다합니다합니다합니다합니다합니다합니다합니다합니다합니다합니다합니다합니다합니다합니다합니다제공합니다합니다합니다합니다합니다합니다합니다제공제공제공제공제공제공제공제공이러한도전도전과제해결을위해서는견고한기술노하우와확고한고객고객이필요필요。앰코는이러한요구사항과과더불어장비및시설에투자아끼지않고있으며있으며자동차기타전력고객을장기적으로제공위해재정및및기술적적제공제공제공제공제공제공

작성자：Ajay Sattu.老经理자동차전략마케팅

참고자료：

[1]。Manish Menon等人，“48V架构：2018年8月14日，OEM的成本效益主张”
[2]。汽车IQ等人，“48V技术的崛起 - 汽车智商电子书”，2018年8月14日
[3]。Branka Vuleta等，“每天创造多少数据？”，1月30日，2020年1月
[4]。Energy Innovation等，“数据中心真正使用了多少能量？”，3月17日，2020年
[5]。Wiwynn等人，“48V：数据中心的改进的电力输送系统”，2017年6月
[6]。全球ICT能源效率Summit等，2019年10月“5G电信电力目标网络”

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