微細化が進み、動作電圧が下がってくると、高集積�v路に流れる動作電流はA（アンペア）��模になってくるため、ノイズを�擇犬笋垢ぁ�また、電源電圧を管理する幅が小さくなりマージンが少なくなる。システムとしての�v路は誤動作する恐れがある。��に28nm以下のようなFPGAが並ぶようなシステムでは、ボード設��通りに動かないことは珍しくない。あるユーザから�v路が動かないというクレームをFPGAメーカーが�pけ、電源を変えたら動いた、というﾍ�Bに���L(f┘ng)かない。FPGAを使う場合は通常、POL（point of load）と�}ばれる低電圧・�j(lu┛)電流の電源をFPGAの�Zくに配��することが�Hい。電源線に�k度に何Aもの電流が流れて、基��の他の電源線や信��(gu┤)線も引きずられる恐れがあるため、できるだけ負荷（FPGA）のそばに��き、�j(lu┛)電流を負荷だけで消�Jしてしまいたい。これがPOL電源の基本的な考えである。

また、FPGAやマイコンなどを載せたプリント配線��（PCB）では電源をオンする�}順(シーケンス)がシステムによって異なる。このため、どのような電源でも使えるという�lではない。DC-DCコンバータなどの電源のスペックには定格値しか載っていない。電圧の立ち�屬�り、�T下、それらのタイミングは、�堙榔�答に敏感であるが、そのスペックまでは��定されていないことが�Hい。通常は入��電圧�J(r┬n)囲、出��電圧�J(r┬n)囲、定格電流、使���a(b┳)度�J(r┬n)囲などに限られている。だから、ボード設��では、電源�Uを�崗}に組むことが容易ではない。終端をはじめ、ノイズを出さない・�pけない調�Dが�Hい。電源メーカーは電源だけを売るが、����のバラつきが�Hく、サイズも�科�小さくない、とアルテラは言う。

�k��(sh┫)で、電源システムをシステムメーカーは、たかが電源と見る向きが�Hいらしい。電源そのものに関心を��さない。システム設��に集中するためだ。そこで、FPGAメーカーは��定の電源����を推奨することが�Hいという。いわば、FPGAと電源をセットにしてソリューションビジネスを�t開している。

Alteraが推奨するDC-DCコンバータメーカーの�kつがEnpirionのPOL����だ。Enpirionの��長は、実���C積が小さいこと。POL電源をモジュールにして提供するところが�Hいが、同社のモジュールはほぼ1パッケージに収めており、��来のモジュールの1/4〜1/6のサイズだという。

図1　EnpirionのDC-DCコンバータ　出�Z：Altera

同社の最新の����EN2300ファミリーは、出��電流が4A、6A、9A、15Aの���|を�eっている。それぞれ、2個のパワーMOSFET、MEMSを�W(w┌ng)��したインダクタ(コイル)、PWC�U(ku┛)御のフィードバックコントローラ、チップコンデンサなどが1パッケージに入っている。サイズが最も�j(lu┛)きなモジュールパッケージでさえ、12mm×13mm×3mmしかなく、4.5〜14Vの入��電圧に�瓦靴董�0.6〜3.3Vの出��電圧を提供する。効率は最�j(lu┛)94%で、空冷もヒートシンクも��要ないという。最�j(lu┛)15A����は、親子構成のトポロジーを組み3個の子モジュールを接��すると最�j(lu┛)60Aまで供給できる。

MOSFETはプレーナ構�]を採りながら、オン�B�^と内�陬ぅ鵐瀬�タンスの削��(f┫)を図ると同時に、MOSFETのゲート寄�斃椴漫▲椒妊�ダイオードのリカバリ��失、ゲートドライブ��失を低��(f┫)している。例えば、パワーMOSFETの内�陬ぅ鵐瀬�タンスは長いゲート長Wに含まれるが、その配線のループを小さくするようなレイアウトを採��しているという。こういった�\術でMOSFETの高�]動作を可�Δ砲掘▲ぅ鵐瀬�タンスの影�xを小さくすることに成功した。

パワーMOSFETは耐圧20Vの0.18μmプロセスのLDMOS構�]を使った。�e型のVMOSや0.25μmのパワーMOSFETと比べ、高周�S��性が良く、��失が少ないとしている。GaNは高耐圧には向くが、20V��度だとワイドギャップが仇になり、直�`�B�^が�j(lu┛)きく不�W(w┌ng)となる。

インダクタは磁気エネルギーを閉じ込めるという役割を�eつが、磁性��のコア材料を検討し、さらにMEMS構�]を�W(w┌ng)��して磁気エネルギー密度を20%�屬押▲灰���失を��(f┫)らした。さらにインダクタの直�`�B�^も��(f┫)らしたという。

実���屬盥�夫している。チップを搭載するリードフレームにはやや厚めの銅を��いているが、これも�j(lu┛)電流を流す場合の問��として、表皮効果と直�`�B�^とのバランスが�_要だと同社のビデオで述べている。

Enpirionの電源を国内で扱っているベルニクス社によると、Enpirionの����はシリコンをベースに低コストで作��しながら性�Δ�良い����だという。ベルニクスは、Enpirionの販売代理��であると同時にDC-DCコンバータ、POL電源のメーカーでもあるため、Enpirion POL電源のサポートまで行っている。それも����管理に組み込み、�sき�Dり検�hでAQL（acceptable quality level）レベル値をユーザに伝えている。Enpirionはファブレス企業であるため、何かトラブルが�擇犬襪函▲戰襯縫�スが解析しその�T果を報告しているという。今�vのAlteraによるEnpirionの�A収によって、ベルニクスのサポート���U(ku┛)がどうなるかについて、これから詰めていくようだ。

図2　Enpirion����は�kつの��業�靆腓法―儘Z：Altera

Alteraは、Enpirionを�A収したあと、その����のブランドを残す��(sh┫)針だ(図2)。��業�靆腓箸靴董�MAX、Cyclone、Aria、Stratixの�QFPGAシリーズと同�`にEnpirion�靆腓箸いΠ�����けになる。Alteraは今後、FPGAとPOL電源をセット売りしていく。ただし、Alteraもファブレスで、かつ電源のエキスパートではないため、電源の国内�\術サポートを��来通りベルニクスに残すのではないかと見るのが�O��だろう。