供電網絡的案例
晶圓代工巨頭押注“背面供電”
埋入式電源軌電源互聯方式 圖源：IEEE
2019年，Arm 研究人員就提出了一種使用埋入式電源軌的CPU設計方案，在設計中，Arm 工程師發現，埋入式電源軌可以建立一個比普通前端供電網絡效率高 40% 的電力網絡。但同時他們也發現，即使使用具有前端供電功能的埋入式電源軌，提供給晶體管的總電壓也不足以維持 CPU 的高性能運行。這就意味著，僅僅使用埋入式電源軌依舊不能滿足所需電流，仍然必須從晶體管上方傳輸電力，該設計雖然實現電壓裕度了，但是工程師卻不得不犧牲芯片性能來降低功耗。
為進一步改善電力輸送，IMEC 開發了一種補充解決方案，將整個電力輸送網絡從芯片的正面移動到背面，“背面供電”技術就此誕生。
“背面供電”技術需要將晶體管下方的硅減薄至500nm或者更小，由垂直穿過硅背面的微米級通孔供電，將硅的背面連接到埋入電源軌的底部。
背面供電網絡電源互聯方式 圖源：IEEE
IMEC在Arm模擬芯片設計中發現，只需讓納米TSV（nTSV） 彼此間隔小于 2 微米，就可以設計一個背面 PDN，其效率是具有埋入電源軌的正面 PDN 的 4 倍，是傳統前端PDN 效率的 7 倍。
更重要的是，背面供電網絡還能為芯片上方的信號路徑留出了更多空間，能讓芯片制造商將更多晶體管擠入相同的硅片區域。這點對于實打實“寸土寸金”的晶圓來說，確實吸引力夠大。
兩種供電方式的對比 圖源：IEEE
在2021年6月 VLSI 研討會上，IMEC表明，背面供電是向電路供電的最有效方式，在很大程度上改善了傳統設計BEOL 中的電阻增加引起的電源電壓壓降，并發表了五篇論文展示了在開發實現背面供電網絡所需的關鍵技術構建模塊方面取得的進展，以此證明背面供電網絡可作為摩爾定律的結構縮放助推器。
展開 雷諾宣布打造歐洲最大電動汽車能源儲備系統
作為歐洲地區電動出行的領導者，雷諾公司的目標是在提升能源混合中可再生能源比重的同時，整合產能易波動的多種能源資源，以此維持供電網絡中能源供給和需求之間的平衡關系。
尼古拉斯·肖特伊向記者說到：“我們的固定能源儲備解決方案將彌補供電網絡中產生的差異。在某個固定的時間，雷諾的高級電池儲備系統將把所儲備的電能釋放給供電網絡，以緩解后者供需不平衡的現象。高度的能源聚合以及我們電池儲備系統的大容量，兩者結合將對任何主流電網提供高效的服務。”
來源：網易汽車
無線充電讓無人機翱翔長空
一種解決該問題的方法是采用 Vicor 高性能高密度電源模塊，基于創新供電網絡提供更高效、更靈活的充電解決方案。
WiBotic 主要為空中、移動、海洋及工業機器人市場提供無線充電和電源優化解決方案。WiBotic 始終致力于設計和制造各種解決方案，充分滿足為無人機及機器人電池充電的需求，其將感應和諧振系統進行完美結合，可實現更高的無縫充電體驗。基于云計算的軟件、API 和工具可確保機器人重新加載在需要時盡可能快一點，而在路線規劃量不大時則慢一點。
WiBotic 首席執行官 Ben Waters 表示：“我們的大量機器人創新都源于發射器上 RF 放大器的輸出，然后是接收器端整流器的輸入，在這里我們能動態微調系統阻抗，確保能讓空芯變壓器兩側的電源與負載阻抗保持匹配，從而最大限度增加電源傳輸。我們正在動態調整和實時感知事物，以適應系統發生的移動、中斷或變化。”
在 WiBotic 充電系統中，發射單元通過 AC 電源生成高頻率的無線功率信號。信號通過 SMA 同軸線纜傳輸至發射天線線圈，在那里產生電場和磁場。線圈可按任何方向安裝。
為了實現高效、穩健的無線充電，WiBotic 采用創新供電網絡 (PDN)，將 GaN 技術與 Vicor 高性能、高密度電源模塊相結合。
供電網絡
Vicor 48V VI Chip PRM 穩壓器 PRM 為 WiBotic TR-110 無線充電站的發射器供電，該充電站主要為機器人/無人機的機載接收器無線供電。
展開 2022 Allegro Package Designer Plus SPB 17.4 新版本
Allegro Package Designer Plus
封裝設計亮點——#4 供電網絡設計
供電網絡需要充足穩定的電源供應和良好的接地設計，在 Cadence Allegro Package Designer Plus 17.4 SPB QIR4 版本更新中，我們對硅基設計模塊Silicon Option 進行了更新，添加了全新的 Power Delivery 設計功能，可以幫助用戶更好更快地進行硅基電源網絡設計。
1?PowerDelivery Rail /Rail Via Generator
Power Delivery Rail 設計工具包括 Rail Generator 和Rail Via Generator：
用戶可以使用Rail Generator 參數化地創建 IC 風格的電源網格和地網格，電源/地網格按水平和垂直方向交錯而成，需要保證電源地網絡設置了 Ratnest Schedule 屬性和 Voltage 電壓屬性。
Rail Via Generator 可以幫助用戶在 Rail Generator 生成的電源/地網格相交位置參數化地快速設計出陣列過孔，需要保證 Rail 銅皮具有 Generated Rail 屬性。
Power Delivery Rail Generator
參數化創建電源/地網格
2?PowerDelivery Solution Generator
用戶在 SPB 17.4 版本中，可以使用 Power Delivery Solution Generator，根據目標區域內的管腳和過孔位置，快速創建滿足硅基制造商要求的電源/地平面銅皮。
展開 
芯片互聯的大 麻煩
研究人員測試了一個場景，其中一個帶有背面供電網絡的 CPU [底部灰色] 綁定到另一個具有前端供電網絡 [頂部灰色] 的 CPU。
真正的問題出現在 3D IC 上。頂部 CPU 必須從底部 CPU 獲取能量，但通往頂部的漫長旅程會產生后果。盡管底部 CPU 的壓降特性仍優于前端芯片，但頂部 CPU 在這方面的表現要差得多。3D IC 的電源網絡消耗的功率是單個前端芯片網絡消耗功率的兩倍多。更糟糕的是，熱量無法很好地從 3D 堆棧中逸出，底部芯片最熱的部分幾乎是單個前端 CPU 的 2.5 倍。頂級 CPU 溫度更低，但降幅不大。
不可否認，3D IC 模擬有些不切實際，imec 的Rongmei Chen在 IEDM 上告訴工程師。將兩個其他方面完全相同的 CPU 堆疊在一起是不太可能發生的情況。（將內存與 CPU 堆疊在一起更為常見。）“這不是一個非常公平的比較，”他說。但它確實指出了一些潛在的問題。
背面 PDN 和 BPR 最終將不得不做的不僅僅是有效地傳輸電子。他們將不得不精確控制電子的去向以及有多少電子到達那里。當涉及到芯片級電源設計時，芯片設計人員不希望后退多步。因此，我們必須同時優化設計和制造，以確保 BPR 和背面 PDN 優于——或至少兼容——我們今天使用的節能 IC 技術。
計算的未來取決于這些新的制造技術。無論您是擔心數據中心的冷卻費用還是每天必須為智能手機充電的次數，功耗都是至關重要的。隨著我們繼續縮小晶體管和 IC，供電成為一項重大的片上挑戰。如果工程師能夠克服隨之而來的復雜性，BPR 和背面 PDN 可能會很好地應對這一挑戰。
展開 【講解】變壓器有載分接開關檢查
試驗目的
電力變壓器作為供電網絡中的主要設備之一，其工作狀態關系到整個供電網絡的運行安全。而作為變壓器中的唯一運動部件——有載調壓開關的工作狀態，將直接影響變壓器的運行品質。
變壓器帶電前應進行有載調壓切換裝置切換過程試驗，檢查切換開關切換觸頭的全部動作順序，測量過渡電阻阻值和切換時間。測得的過渡電阻阻值、三相同步偏差、切換時間的數值、正反向切換時間偏差均符合制造廠技術要求。由于變壓器結構及接線原因無法測量的，不進行該項試驗。
試驗原理
接觸電阻的測量 可采用雙臂電橋進行測量，根據變壓器的實際檢修狀態進行可測部位的測量工作，非可測部位可在進行繞組直流電阻測量時間接的得到驗證。
過渡電阻的測量 可在切換開關芯子吊出時，使用單臂電橋（惠斯登電橋）或數字萬用表進行直接測量，也可在測量過渡波形中間接得到動態過度電阻值。
切換特性試驗：
切換特性試驗又稱切換時程試驗或切換時間試驗。
對于有載調壓開關的測試，傳統的方法是將變壓器中的開關切換部分吊出來，與光線示波器進行連接手動轉動傳動機構，待儲能機構快速釋放，啟動光線示波器進行錄波，然后觀察波形并判斷試驗結果。
測試儀器采用高穩定的恒流源，通過特殊的電感匹配電路，可以快速測量得到切換開關的過渡波形。
展開 ANSYS通過TSMC 12nm Certification 助力打造新一代電子產品, 最新認證支持
ANSYS解決方案通過TSMC認證，有助于雙方共同的客戶開展移動計算、網絡通信和消費類應用設計。在整個設計過程中，用戶能提取參數，開展電源完整性、信號完整性、可靠性和熱分析，從而確保產品成功。
TSMC的設計基礎設施市場營銷部高級總監Suk Lee指出：“我們與ANSYS密切合作，有助于雙方共同的客戶更高效地分析和設計可靠的供電網絡，充分滿足不同市場應用的需求。通過優化設計面積和功耗，客戶能在更短的時間內實現所需的產品性能。
ANSYS總經理John Lee指出：“隨著消費者更多地采用和依賴技術，他們對于高性能智能產品的要求也會越來越高。設計人員需要打造出比以往更智能、更纖小、同時功能更強大的系統。通過與TSMC合作完成ANSYS解決方案認證，我們能為客戶提供所需的工具和信心，確保他們能夠滿足消費者需求并在產品所有階段取得成功。
展開 ANSYS完成TSMC 7nm認證，進一步擴展了InFO封裝技術的功能，支持以更小更薄的尺寸打造可靠
2017年3月14日，匹茲堡訊——隨著智能互聯電子產品如雨后春筍般涌現，移動、計算機網絡、汽車和工業自動化應用的制造商需要以更低成本設計出更小型、更纖薄、高效節能、穩健可靠的高性能產品。為滿足這些日益增長的需求，ANSYS和TSMC正通力合作，以交付并改進一款能夠支持TSMC 7nm集成扇出型（InFO）封裝技術的綜合設計解決方案套件。
ANSYS? RedHawk?、ANSYS? Totem?、ANSYS? HFSS?和ANSYS? SIwave?等眾多ANSYS解決方案已通過TSMC認證，能執行各種多晶片分析，包括提取、功率和可靠性、信號和電源完整性、熱以及電磁干擾等。ANSYS經過全面驗證的集成型電路和封裝級解決方案不僅讓移動和物聯網制造商能夠打造更纖薄、更低成本、更高可靠性的產品，而且還能幫助計算和汽車設計人員打造可靠、節能的高性能芯片，并針對電遷移和熱效應以及任務關鍵性設備的持續工作進行精心優化。
ANSYS的總經理John Lee指出：“我們與TSMC的密切合作，有助于推出面向InFO封裝和7nm工藝技術的電源和信號完整性及可靠性解決方案。
ANSYS解決方案幫助我們的共同客戶在芯片、封裝和系統級設計等各個層面開展創新，充分滿足移動、高性能計算、汽車和物聯網應用的要求。”
TSMC設計基礎設施市場營銷部門的高級總監Suk Lee指出：“通過與ANSYS的緊密合作，我們支持和認證其解決方案，確保推出的設計解決方案能滿足我們共同客戶的可靠性和電源完整性要求。這樣能夠讓我們的客戶在芯片、封裝和系統級分析并設計可靠的供電網絡。”
展開 【三相異步電機該如何選購】- 米思米機械設備知識分享
選用三相異步電動機的一般要求如下：
1、按現有的電源供電方式及容量選用電機額定電壓及功率。
a、目前我國供電電網頻率為50Hz，主要常用電壓等級110V、220V、380V、660V、1000(1140V)、3000V、6000V、10000V。
b、電機功率選用除了滿足拖動的機械負載要求外，還應考慮是否具備足夠容量的供電網絡。
2、電機類型選擇
電機類型的選擇與使用要求、運行地點環境污染情況和氣候條件等有關。
3、外殼防護等級
外殼防護等級的選用直接涉及人身安全和設備可靠運行，應根據電機使用場合，防止人體接觸到電機內部危險部件，防止固體異物進入機殼內，防止水進入殼內對電機造成有害影響。
電機外殼防護等級由字母IP加二位特征數字組成，第一位特征數字表示防固體，第二位特征數字表示防液體。
如IP44：第一位特征數字是表示防護1mm固體的電機，能防止直徑或厚度大于1mm的導線或直條能觸及或接近機殼內帶電或轉動部件。
第二位特征數字是表示防濺水，電機能承受任何方向的濺水應無有害影響。
又如IP23：第一位特征數字是表示防護大于12mm固體進入電機，能防止手指或長度不超過80mm的類似物體觸及或接近機殼內帶電或轉動部件，能防止大于12mm的固體異物進入機殼內。
第二位特征數字是表示防滴水電機，即與垂直線成60°角范圍內的滴水應無有害影響。
4、安裝結構形式
應按配套設備的安裝要求選用合適的電機安裝型式，安裝型式采用代號’IM’為國際統一標注形式。
再由大寫字母代表’臥式安裝’為B或代表立式安裝為V，連同1位或2位阿拉伯數字表示結構特點和類型型式。一般臥式安裝電機為IMB3，即二個端蓋，有機 底、底腳、有軸伸安裝在基礎構件上。
展開 電力工程直流電源可靠性研究
4.2網絡設計
直流供電網絡宜采用輻射供電方式。小容量(200Ah以下)蓄電池直流系統，由于供電范圍小，可以是在蓄電池接入直流母線后直接給負荷分別供電的兩級網絡系統。中大容量(200Ah以上)的蓄電池直流系統，由于供電范圍大，可以在負荷集中處設直流分電柜，由直流分電柜給負荷供電，包括大負荷的再分配，也只形成3～4級的網絡系統。
幅射供電網絡，對負荷施行單一供電，因而互不影響，分電柜方式也節省了電纜，另外給查找接地、保護設備選擇方面均帶來方便。
4.3操作保護電器選擇
直流斷路器集操作與保護功能為一體，安裝方便，操作靈活，穩定性高，保護功能完善。一般兩段式保護的直流斷路器，具有過載長延時的熱脫扣功能，又有短路時電磁脫扣瞬動脫扣功能，應該說是理想的選擇。但是直流斷路器的額定電流選擇是根據所供電的負荷電流計算確定。選擇大了，由于負荷電流小，在過載時(I2t)熱脫扣延長了時間。選擇小了，由于負荷電流大，長時間運行加上環境溫度高，熱脫扣可能誤動。當斷路器的額定電流已經確定后，除了過載長延時熱脫扣的保護特性已經形成，同時短路瞬時電磁脫扣特性也已形成，一般是10IN±20%動作，可是斷路器安裝處的短路電流決定短路瞬時脫扣的靈敏度，必須進行計算驗證。
直流斷路器安裝處的短路電流及靈敏度計算公式如下
Idk=nU0/n(r0+rl)+Σrj+Σrk
Kl=Idk/Idz
式中，Idk為斷路器安裝處短路電流，A；U0為蓄電池開路電壓，V；rb為蓄電池內阻，Ω；rl為電池間連接條或導體電阻，Ω；Σrj為蓄電池組至斷路器安裝處連接電纜或導體電阻之和，Ω；Σrk為相關斷路器觸頭電阻之和，Ω；Kl為靈敏系數，應不低于1.25；Idz為斷路器瞬時保護(脫扣器)動作電流，A。
展開 Munro對特斯拉逆變器拆解
圖12 多電壓供電網絡
圖13 隔離驅動芯片
圖 14 LIN收發器
圖15 CAN收發器電路
圖16 高壓泄放電阻網絡
圖17 直流迪納亞隔離傳感器
小結：這個課程里面還有另外LEAF和I-pace的，其實大家并不關心，我就不貼出來了。周末做一些相對比較簡單的內容，供大家參考。
ANSYS和TSMC攜手助力芯片制造商設計尖端多晶片芯片-封裝系統
TSMC幫助實現ANSYS面向InFO參考流程的解決方案，以打造可靠的電子產品
2016年9月22日，匹茲堡訊——隨著智能互聯電子產品如雨后春筍般涌現，移動設備、網絡、汽車、工業自動化和醫療應用的制造商需要以更低成本設計高性能的可靠產品。為滿足這些日益增長的需求，ANSYS和TSMC正通力合作，以改進并交付支持TSMC晶圓級集成型InFO封裝技術的、最綜合全面的設計解決方案套件。
通過ANSYS和TSMC的合作，ANSYS解決方案現在能夠實現各種多晶片分析，包括抽取、功率和可靠性、信號和電源完整性、熱以及電磁干擾等。該設計實現方案讓移動和物聯網制造商能夠充分利用ANSYS經過全面驗證的集成型電路和封裝級解決方案，從而打造更纖薄、更低成本、更高可靠性的尖端移動和物聯網產品。
ANSYS總經理John Lee指出：“我們與TSMC的合作，有助于在市場上推出面向InFO封裝技術的、經過驗證的綜合電源信號完整性和可靠性解決方案。ANSYS的同類最佳工程仿真解決方案幫助我們的共同客戶積極創新，在移動和物聯網應用領域超越芯片向封裝和系統級設計發展。”
TSMC基礎設施設計市場營銷部門高級總監Suk Lee指出：“通過雙方的緊密合作，我們能夠充分滿足InFO技術領域的可靠性和電源完整性設計要求。此次實現的ANSYS解決方案能夠幫助客戶在整個芯片、封裝和系統上分析并設計可靠的供電網絡。”
關于ANSYS, Inc.
作為全球工程仿真領域的領先企業，ANSYS在眾多產品的創造過程中都扮演著至關重要的角色。無論是火箭發射、飛機翱翔長空、汽車高速馳騁、電腦和移動設備的便捷使用、橋梁虹跨江河還是可穿戴產品的貼心使用，ANSYS技術都盡顯卓越。
展開 “碳中和”背景下的電氣技術新趨勢
文章來源：數據中心最佳實踐
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IC設計，一文看完人工智能芯片設計挑戰及解決方案
另一方面，AI推理或訓練芯片要求芯片能從功耗很低的休眠狀態（sleep mode）以極快的速度切換到功耗很高的全速處理狀態（operation mode），因此電源供電必須能提供這種瞬態切換所需要的大電流，不能出現供電過沖（overshoot）或塌陷(undershoot)而造成的電壓劇烈抖動。為防止這種情況的出現僅僅依靠芯片內部的電容是不足夠的，還必須審慎選擇interposer、封裝和PCB板上的去耦電容，以協同設計的方式來保證供電網絡（PDN）滿足瞬態電流消耗需求。
其次是HBM設計的挑戰。HBM相對于傳統DDRx設計來說有更高的帶寬和功耗效率，時延很低，占用面積小的特點。如果采用相似的帶寬和存儲大小的情況下，GDDR6的PCB占用面積是HBM2的6倍，功耗消耗多3倍，芯片設計面積接近2倍，HBM的優勢比較明顯。但是HBM設計實施卻很困難，除了滿足嚴苛的interposer設計規則及信號完整性規則外，還必須考慮高位寬（1024 bits或2048 bits）同步開關噪聲問題。技術的發展趨勢要求我們重新審視集成電路設計與驗證的方法學。
Ansys eco-platform提供了從前端到后端、模擬到數字、芯片到系統的功耗、高速數據傳輸和可靠性解決方案。通過Ansys eco-platform提供的解決方案可以極大地幫助設計者優化設計性能，降低成本，縮短設計周期和減少設計者工作量，從而確保具有最新技術和創意的產品及時上市并占領市場，保護設計企業的利益。
解決方案
針對上述人工智能芯片在功耗、噪聲及可靠性方面的挑戰，采取有效的應對方法可以幫助設計者規避潛在的設計風險。Ansys可提供業界最全面的功耗、電源完整性、信號完整性及可靠性仿真解決方案。
展開 干貨 | ANSYS SIwave PCB板S參數的分析
PCB 作為電子系統的載體，承載著系統中的工作芯片，傳輸線，供電網絡等關鍵部件，其本身的質量關系著系統的可靠性與穩定性。隨著高速電子產品越來越小型話，SI信號完整性問題越來越突出，因此在產品開發階段就要考慮SI問題。S參數全稱是散射參數（Scatter Parameters 或者S-Parameter），能夠反映信號的反射、阻抗匹配、信號的傳輸特性以及信號的串擾情況等，利用S參數能夠很好的反映信號完整性情況。本文主要介紹如何使用ANSYS SIwave進行S參數的分析及相應的設計修改。
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