Pesquisadores da Universidade Nacional de Ciência e Tecnologia de Ulsan (UNIST), na Coreia do Sul, desenvolveram um chip híbrido ultracompacto que pode transformar o gerenciamento de energia em semicondutores avançados. Este regulador de baixa queda (LDO) foi projetado para estabilizar a tensão e filtrar ruídos elétricos, otimizando seu uso em sistemas integrados de alto desempenho, como aqueles voltados para inteligência artificial (IA) e comunicações 6G.

Sob a liderança do professor Heein Yoon, o novo LDO combina circuitos analógicos e digitais em um design inovador. Isso assegura um fornecimento estável de energia, mesmo durante picos de demanda, como ao abrir um aplicativo de game em um smartphone, enquanto bloqueia ruídos indesejados. O estudo completo foi compartilhado na revista IEEE Journal of Solid-State Circuits.

Eficiência e tamanho reduzido úteis para IA e 6G

• A principal inovação do projeto é a aplicação de uma técnica conhecida como transferência digital-analógica (D2A-TF), em conjunto com um gerador de aterramento local (LGG).
• Esses elementos garantem estabilidade de tensão e supressão de ruído em níveis inéditos.
• Durante os testes, o chip apresentou oscilações de tensão limitadas a apenas 54 milivolts diante de variações de corrente de 99 mA, restaurando a tensão ideal em 667 nanossegundos.
• Além disso, registrou uma rejeição de ruído de -53,7 dB a 10 kHz sob carga de 100 mA, um desempenho excepcional para esta aplicação.
• Produzido com tecnologia CMOS de 28 nanômetros, o LDO tem uma área ocupada de apenas 0,032 mm², graças à eliminação de capacitores externos grandes.
• Esse tamanho compacto o torna altamente eficaz para SoCs (sistemas em chip) que precisam integrar diversas funções em espaços limitados.

Novo padrão de desempenho

O pesquisador Changmin An explica que “os LDOs híbridos tradicionais precisam de capacitores grandes para suavizar transições entre circuitos digitais e analógicos, limitando seu desempenho. Nossa nova abordagem, com transferência digital-analógica contínua, reduz o tamanho e melhora a eficiência.”

Além do formato compacto, o chip consome baixa energia em modo de espera, ativando-se apenas durante picos de uso. A performance geral, conhecida como Figura de Mérito (FoM), alcançou 0,029 picossegundos, estabelecendo um novo recorde global para reguladores dessa categoria.

O professor Yoon destacou que este dispositivo oferece excelente estabilidade de tensão e redução de ruídos, sendo altamente indicado para chips de IA e módulos de comunicação 6G. Ele acredita que essa solução pode ser amplamente utilizada em eletrônicos de alto desempenho.

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