[发明专利]半导体设备和功率管理IC

说明书

本公开的实施例涉及半导体设备和功率管理IC。半导体设备具有稳压器电路，稳压器电路具有：偶数数目的开关稳压器，开关稳压器从输入电源生成输出功率；以及功率管理IC，功率管理IC控制由开关稳压器生成的输出电位。半导体设备的特征在于，偶数数目的开关稳压器的一半的组被布置在半导体设备系统板的第一表面上，并且其余一半的开关稳压器的组被布置在第二表面上，第二表面与第一表面成前后关系。该半导体设备减小了半导体设备的板面积(图案资源)。

相关申请的交叉引用

于2019年11月05日提交的、包括说明书、附图和摘要的日本专利申请号2019-200646的公开内容，以其整体通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及半导体设备，并且特别地涉及安装在高功率嵌入式系统中的半导体设备。

背景技术

尽管在使用诸如ADAS(高级驾驶辅助系统)的汽车SoC(片上系统)的车载半导体系统中需要多种类型的电源，但是特别地，在电源板面积(图案资源(pattern resource))中，电流消耗最大的SoC核电源电路占比相对较高。此外，作为占据板面积(图案资源)的主要因素，所需的电源电路部件的数目大，电源路径的通孔的数目大。

其上安装了汽车SoC的系统板需要多种类型的电源，并且具有大电流消耗。作为用于其上安装了车载半导体系统的系统板的技术，存在开关稳压器(switching regulator)、多相开关稳压器以及大电流电源图案的多层平面的应用。

在开关稳压器及其多相的应用中解释优点和缺点。

(1)针对大电流电源使用具有高转换效率的开关稳压器。当使用开关稳压器时，输出级需要以下部件，因此电源图案和安装面积都会增加。

(a)用于平滑的大电容器

(b)用于开关噪声抑制的电容器

(c)用于平滑的大电感器

(2)在低电压和大电流的电源中，响应时间被多相缩短。多相减少了响应时间，同时增加了多相的数目所需的安装面积和图案面积。

(3)许多通孔(在下文中，TH)被用来在层之间连接电源的多个层。基于铜箔的温度上升，流过单个TH的适当电流由铜箔的厚度和TH直径确定。例如，如果在时为0.8A/TH，则对于40A的电流，对于总共100个TH，电源和GND中的每者需要50个TH。如果间隙为100um，则所有层中都存在具有的TH。

发明内容

然而，现有技术具有以下问题。

(1)功率生成电路的安装面积增加。尽管在多相中使用开关稳压器的技术已经成为用于大电流和低电压的电源生成的主流，但是在该技术中电源生成电路的部件的数目增加，并且安装面积增加。

(2)TH使板面积(图案资源)紧张。电源的供电路径通过在多个层中形成诸如平面的宽图案而使导体(主要由铜制成)的横截面增加。每个层通过TH连接，但是在与电源图案无关的层中，板面积(图案资源)被切断。较高的电流使TH的数目增加，因此，板面积(图案资源)紧张。

(3)放置在远离稳压器电路的层中的电源图案的使用效率较差。当将电源图案布置在多个层中时，从作为电源的稳压器电路看时，与近层相比，远层中的电源路径的电阻器和阻抗增加了TH的电阻分量和电感分量。因此，即使在多个层中形成具有相同厚度和相同形状的电源图案，也几乎没有电流在远离稳压器电路的层的电源图案中流动。即，远距离层的电源图案减少了导体的每横截面积流动的电流量。

本发明的一个目的是减少由稳压器电路占据的半导体设备的板面积(图案资源)。根据说明书和附图的描述，其他目的和新颖特征将变得明显。

根据一个实施例的半导体设备，多个稳压器电路被分离地布置在系统板的前表面和后表面上。