4月23-26日，集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域頂級(jí)會(huì)議2023 IEEE專用集成電路會(huì)議（IEEE Custom Integrated Circuits Conference，CICC）在美國德克薩斯州圣安東尼奧舉行。來自南方科技大學(xué)深港微電子學(xué)院高源課題組的論文“A Li-ion Battery Input 96.8% Peak Efficiency Single-Inductor Off-Chip-Capacitor-Free 2-Switch LED Driver with Two-Color Mixing Capability”入選此次會(huì)議，并獲得最佳學(xué)生論文提名（Best Student Paper Candidate）。2023 CICC最佳論文獎(jiǎng)提名比例為14/121，其中包括第一單位來自中國的論文2篇，另一篇來自清華大學(xué)。本文的第一作者、深港微電子學(xué)院2020級(jí)碩士生童猜裕在會(huì)議上作了口頭報(bào)告并參與最佳論文海報(bào)展示。

圖1. 童猜裕同學(xué)在大會(huì)作口頭報(bào)告

隨著鋰電池和固態(tài)照明技術(shù)的普遍應(yīng)用，由鋰電池驅(qū)動(dòng)的LED照明系統(tǒng)有著非常廣闊的應(yīng)用場(chǎng)景。然而，鋰電池輸出電壓范圍和LED導(dǎo)通電壓范圍存在交疊，無論是使用傳統(tǒng)buck-boost方案還是近年來提出的新型hybrid buck-boost結(jié)構(gòu)都難以同時(shí)實(shí)現(xiàn)高效率和高集成度。針對(duì)上述問題，該論文提出了一種全新的LED驅(qū)動(dòng)電路，僅使用電感作為唯一的片外元器件，無需片外電容，由兩個(gè)片上的NMOS作為功率開關(guān)管，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)及芯片的高集成度。此外，與其他鋰電池輸入的LED驅(qū)動(dòng)器相比，采用新驅(qū)動(dòng)架構(gòu)的電路具有效率優(yōu)勢(shì)（峰值效率96.8%），并且支持占空比從0.5% 到99.5% 的寬范圍PWM調(diào)光和額外的顏色混合的功能，性能和功能都得到了顯著提升。

圖2. (a) 該論文提出的LED驅(qū)動(dòng)電路的系統(tǒng)框架；(b) 芯片照片；(c) 系統(tǒng)工作狀態(tài)示意圖和色溫調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)方式；(d) 測(cè)試波形。

該論文指導(dǎo)老師為高源助理教授，其他作者還包括我院2018級(jí)本科生范梓豪。論文研究工作得到了國家自然科學(xué)基金、廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金聯(lián)合基金以及南方科技大學(xué)科研啟動(dòng)經(jīng)費(fèi)的支持。

圖3. 童猜裕同學(xué)在最佳論文海報(bào)展示現(xiàn)場(chǎng)

同時(shí)，這也是南方科技大學(xué)連續(xù)第二年獨(dú)立培養(yǎng)研究生作為第一作者在CICC上發(fā)表論文。

關(guān)于CICC

IEEE專用集成電路會(huì)議（CICC）是集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域的頂級(jí)會(huì)議之一，由IEEE固態(tài)電路協(xié)會(huì)（Solid-State Circuits Society）主辦，IEEE 電子器件協(xié)會(huì)（Electron Devices Society）協(xié)辦，是集成電路設(shè)計(jì)新技術(shù)討論以及與同行、作者和行業(yè)專家建立聯(lián)系的極具影響力的會(huì)議。本次CICC會(huì)議上展示了多個(gè)首次發(fā)表的科研工作和解決實(shí)際問題的創(chuàng)新電路技術(shù)，涉及超高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、低功耗數(shù)字電路、柵極驅(qū)動(dòng)與GaN集成電路、低功耗量子計(jì)算、傳感器、DC-DC轉(zhuǎn)換器、機(jī)器學(xué)習(xí)等多個(gè)集成電路的前沿研究領(lǐng)域。