原标题：First Power 'ChiP' Fab 支持汽车电气化和数据中心

　　Vicor 最新的转换器封装 (CHiP) 制造设施是世界首创，为美国可扩展、大批量、具有成本效益和可靠的电源模块制造设立了标准

　　电源对于高效率、可靠性和性能是强制性要求的应用的成功至关重要。这包括汽车领域的最新应用，其中车队的逐步电气化对增加续航里程和减少充电时间以及电力输送网络的尺寸和重量提出了前所未有的挑战。存储和处理大量数据的数据中心(也得益于人工智能算法的帮助)需要能够 24/7 全天候运行的超高效电源解决方案，同时最大限度地减少功耗并占用更少的空间和重量。

　　Vicor Corp. 是创新型电源模块设计和制造领域的行业领导者，最近庆祝在马萨诸塞州安多弗开设了一个新的 90,000 平方英尺、最先进的制造工厂。为支持快速增长的汽车电气化和数据中心/人工智能行业的需求而创建的电源模块制造设施是世界上第一个转换器封装 (CHiP) 制造设施。新的 ChiP 工厂为美国的可扩展、大批量、具有成本效益和可靠的电源模块制造设立了标准。

　　Vicor 芯片厂

　　Vicor 应用工程总监 Tom Curatolo 表示：“这个新的 ChiP 工厂是垂直整合的，这意味着我们已经开发了一项专有技术，并且我们将其集中在一个屋檐下，而不是外包出去。” “我们认为这让我们更有效率，以满足我们当前和不断增长的数据中心需求以及在不久的将来将开始增加的巨大汽车需求。”

　　如图 1 所示，新工厂专门设计用于制造 Vicor 正在推向市场的一些新产品。例如，Vicor 专有的垂直供电解决方案需要大批量生产其 SM-ChiP 部件，例如模块化电流倍增器 (MCM) 和 MCM 驱动器设备，以及支持球栅阵列(焊球连接)的新产品航空航天和卫星通信客户需要的要求。

　　图 1：新的 Vicor ChiP 制造工厂(来源：Vicor)

　　“我们一直在航空航天和国防领域开展大量业务，这一直延续到我们的新先进产品中，”Curatolo 说。“这是我们制造的一个关键方面，因为如果您要处理航空航天和国防以及卫星类应用，可靠性至关重要。”

　　这些产品包括调节和转换的 DCM DC/DC 转换器，以及由 PRM 稳压器和 VTM 电流倍增器模块组成的芯片组，这些模块也可以模制并坚固耐用，可承受环境条件。

　　此外，该设施和内部使用的制造工艺通过使用远远超过竞争生产设施的可持续性基准的环保、清洁制造工艺，精心关注环境可持续性。

　　该项目与地方、州和联邦环境机构密切合作，旨在实现零废水和空气排放。废水将被回收成超纯去离子水，在正常运行中重复使用。Vicor 采用多阶段方法过滤水，以确保最高质量。初始阶段诱导溶解的物质凝固，以便它们可以很容易地被过滤掉。进一步过滤通过各种机械过滤和化学过程去除有机颗粒和残留化学物质。

　　据估计，这种新的可持续废水处理工艺每年将节省多达 2000 万加仑的水，这是一项了不起的成就。此外，在可能的情况下，作为过程的一部分过滤掉的固体污染物会被收集和回收。这种多阶段工艺建立在行业最佳实践的基础上，并进一步完善以实现高纯度。

　　类似于半导体方法的芯片生产过程

　　新的、垂直整合的 ChiP 工厂采用了类似于半导体晶圆厂所使用的专有生产技术。这一专利工艺通过生产市场上功率密度最高的产品，使 Vicor 与竞争对手区分开来，同时也实现了更好的质量、可靠性和可扩展性。

　　该过程(参见图 2)从类似于硅晶片的裸面板开始，可以使用最先进的贴片机在其上安装和焊接多个高性能模块实例。这些模块包括 PRM、DCM、VTM、BCM 等。不同的组件可以由这些面板制成，它们可以混合、匹配和分离。或者它们可以作为一个阵列排列在一起。因此，这种制造方法具有高度的灵活性并提供高产量(每小时高达 420,000 个组件)。

　　一旦将 SMT 组件放置在面板上，就会对其进行二次成型，以创建可靠且耐热的封装。然后对组件进行电镀，为封装创建互连以及热界面。最后，电源模块通过称为“单一化”的过程相互分离。然后将最终产品提交给所需的验收和资格测试(包括将用于卫星应用的部件的总剂量辐射)，确保其符合数据表规范和适用标准。

　　“这个概念类似于半导体晶圆，不同之处在于它不是半导体晶圆而是面板，”Curatolo 说。“它是一种专有的多层 PC 板，作为一个单元制造，然后单片化。”

　　该解决方案的一个主要好处是它是一个简单且可重复的制造过程，并且它涉及的浪费要少得多。如果您必须单独制造这些零件中的每一个，您最终会产生更多的浪费。它也更具成本效益并确保更好的质量。根据 Vicor 的说法，更小的模块不仅具有更高的功率密度，而且它们的制造成本也变得更低——类似于半导体行业，性能和成本可以同时得到改善。

　　“这个面板概念是我们如何快速生产和制造东西的重大飞跃，”Curatolo 说。“这在今天的环境中非常重要，您必须面对供应链问题，并且您面临着很大的压力来构建这些模块并立即推出。”

　　为新的、高增长的汽车和数据中心市场做准备

　　如今，市场对功率密度更高的设备的要求越来越高。对于汽车行业来说确实如此，电动汽车需要高效、小巧和轻便的电源解决方案，因为重量至关重要。卫星的需求类似：因为零件的可用空间不多，所以每个零件都需要很小。

　　除了汽车、航空航天和国防，数据中心是 Vicor 的另一个关键行业。“数据中心是一个总称，包括人工智能、机器学习、边缘计算和需要高电流密度的应用程序，”Vicor 公关和媒体关系总监 Steve Germino 说。“新工厂使我们能够满足这些快速增长的市场的需求。我们的专有工艺使 Vicor 有别于我们的竞争对手，并为美国的高质量、低成本和可靠的电源模块制造设立了新标准。”

　　Vicor ChiP 工厂开创了功率模块制造的新时代。从类似半导体的方法到自动化和对可持续性的强调，Vicor 一直专注于卓越的制造。Vicor 采取这些措施不仅是为了支持客户的需求，而且还着眼于可持续性，以保持对整个制造过程的控制，其中包括在一个屋檐下进行电镀。

　　这种零废水回收系统是对先进的 Vicor 制造工艺的完美补充，40 多年来一直在不断创新。作为高性能电源模块解决方案的领先设计者和制造商，新工厂将支持未来几十年的增长、进步和创新的新时代。

　　本文最初发表于 EE Times。

　　Maurizio Di Paolo Emilio拥有博士学位。在物理学中，是一名电信工程师和记者。他曾参与引力波研究领域的各种国际项目。他与研究机构合作设计用于空间应用的数据采集和控制系统。他是 Springer 出版的几本书以及许多有关电子设计的科学和技术出版物的作者。