看看新朋友的LMX4644（对标 LTM4644 μModule）

我日常写的芯片，常三角和珠三角比较多，今天分享一个北京城的 IC 公司---北京朗玛芯创（当然也是Fabless 滴）,先看看产品吧～

现在放的是抗辐射版本 4644：

上来崩个大的

上来崩个大的

一部分抗辐射的参数

一部分抗辐射的参数

这是上板图

这是上板图

明眼人一眼就看出来了，这不是 LT 的小砖块吗？这不是电源吗？当然了，为了方便之前的用户原为替换，在设计 die 的时候，引脚和封装也是一样的：

看看批量出货的样子：

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在测试的样子：

应该是是刚 ATE 下来

应该是是刚 ATE 下来

如果有些厂家打自己的 logo 也可以，一开始是白片

如果有些厂家打自己的 logo 也可以，一开始是白片

打标一角

打标一角

聊聊北京朗玛芯创

在一篇文章内，讲清一个公司的来龙去脉有点难，不过可以先粗浅的了解一下，北京朗玛芯创技术有限公司成立于2021年5月，是位于北京市海淀区中关村园区，致力于高端电源模块设计（Fabless）、研发、销售、服务为一体的方案提供商。

时间履历

时间履历

目前推出的有这几款

目前推出的有这几款

薄的更适合一些狭窄的场景

薄的更适合一些狭窄的场景

替代选型

有需要的可以对照查看

有需要的可以对照查看

要做国产替代：LMX4644 标准版、BJ、SH 值得重点评估；要做高温满载：优先看 LMX4644/LMX4644SH，不要选 SZ；要做薄型模块：看 LMX4644T，但不要期待它有标准版同样的高温降额；当然这类型的电源和精密信号链没有什么关系，噪声太大了。

聊聊芯片

主要还是对标LTM4644，优势是若干性能和全国产，为了防止有人不知道μModule 电源还是简单的科普一下。

DCDC 的普通 Buck 电源需要自己选：控制芯片；上管 MOSFET；下管 MOSFET；电感；补偿网络；Bootstrap 器件；采样电阻；输入输出电容；保护电路；PCB 高频电流回路。而 μModule 这种模块把其中大部分东西塞进一个 BGA 模块里面；外面主要接：输入电容；输出电容；反馈设定电阻；使能/软启动/同步/跟踪相关引脚；以及必要的电源管理信号。

所以价值是：

把高电流开关电源里面最难的高频环路、热设计、并联系统、电流均衡、封装寄生参数控制，尽量在模块内部解决。

说回LTM4644

LTM4644 的特点是：四路输出；每路 4 A；可四路并联到 16 A；输入 4 V–14 V；输出 0.6 V–5.5 V；电流模式控制；支持输出跟踪、同步、保护；BGA μModule 封装；只需要少量外部输入输出电容。

因此 LMX4644 如果要“原位替代”，至少要满足几件事：

引脚兼容，而且不仅是电源脚要兼容，EN、RUN、PGOOD、TRACK/SS、SYNC、FB、TEMP、COMP 或相关控制脚也要兼容；电气兼容也要有，比如输入范围、输出范围、反馈基准、电流能力、保护阈值、软启动行为、开关频率、补偿稳定性要一致或可接受。

因为使用场景中的FPGA/ASIC 的电源不是静态负载，核心电流会突然跳变；所以瞬态响应、输出下冲/上冲、恢复时间很关键，我称为动态兼容。

动则几安培的输出电流，在同样封装面积下，几十 A 级别输出电流会让热设计成为核心问题；这样的场景下模块是否能替代，不只看“能不能输出电压”，还要看高温满载时是否降额、是否热保护、是否效率足够高，第四看：

最重要的是可靠性兼容，因为军工、航天、工业客户关心的不只是初始性能，还包括温循、高低温启动、老化、批次一致性、失效率、长期供货。

这是目前服务的一些公司，嗯，懂得都懂

这是目前服务的一些公司，嗯，懂得都懂

这些用户有一个共同点：

不是追求最低成本，而是追求小体积、高可靠、高电流密度、国产可控、长期供货

正向设计

这个是 4644 的版图（当然是一部分）

这个是 4644 的版图（当然是一部分）

国内这个逆向问题倒是也可以理解，毕竟时间少，任务重，正向的坑太多了，还有很多问题要花很长时间迭代，逆向性价比高很多；我觉得在技术上，正向设计真正要体现在这些地方：

控制环路是否真正吃透？

Buck 电源不是“有 MOSFET + 电感 + 电容就行”，真正难的是闭环控制。

输出电压误差大致来自：

闭环里面有：误差放大器；PWM 比较器；电流采样；斜坡补偿；软启动；过流保护；过压保护；温度保护；多相均流；频率同步；输出跟踪。

如果只是逆向仿制，最容易做到的是“静态能工作”；最难做到的是：

多负载、多温度、多输入电压、多输出并联情况下都稳定。

多 DIE 时序安排难

内部有 4 个 die

内部有 4 个 die

四个 DIE 时序安排难，时序不好会出现尖峰电压、尖峰电流、烧板卡、不能四路并联；这个说法是有技术依据的；四路 Buck 模块里面，每一路都有自己的功率开关。

如果四路完全同步开关，输入电流脉冲会叠加，输入纹波和 EMI 会变差；更合理的做法是相位错开，例如四相相差 90°：

这样输入电流纹波可以互相抵消一部分。

如果时序错了，可能出现：多相抢电流；某一路提前导通；输出电压过冲；输入电流尖峰；地弹噪声；EMI 变差；并联均流失败；上电顺序不满足 FPGA 要求。

四个 DIE 一起工作，散热是大问题，这个也非常关键； 开关电源损耗主要来自：

其中：

如果输入电压更高、输出电流更大、开关频率更高，开关损耗和热压力都会增加。

其中Die 采用 0.18 μm BCD 工艺（指：Bipolar + CMOS + DMOS），而凌特是 0.35 μm BCD； LMX4644 是 5 层金属，凌特是 4 层金属。

双极型器件，用于模拟精度、基准、温度检测；CMOS，用于逻辑控制、保护、时序；DMOS，用于高压/大电流功率开关；电源管理芯片非常适合 BCD 工艺，因为它既要有模拟控制，又要有数字逻辑，还要能承受较高电压和较大电流。

集成了 4 个肖特基二极管和 1 个感温三极管

集成了 4 个肖特基二极管和 1 个感温三极管

在同步 Buck 里面，主功率续流主要由下管 MOSFET 完成；但肖特基二极管可能用于：减少死区时间内的体二极管导通损耗；降低反向恢复问题；改善轻载或瞬态过程；吸收某些尖峰；改善开关节点波形。

每一路都有一个肖特基，就对应四路 Buck 通道；好处是：外部器件更少；高频环路更短；寄生电感更小；开关尖峰可能更低；模块布局更可控。

但代价是：封装内部发热更集中；器件失效后不可单独更换；模块内部热耦合更强；需要厂家很好地控制封装和热路径。（但是这样反而显得技术还更加好了捏）

感温三极管

感温三极管类似温度检测二极管/晶体管，可用于监测模块内部温度；这种模块真正危险的不是外壳温度，而是内部热点温度；其表面摸起来“不烫”，不代表内部 DIE 不热；真正应该看：

或者更工程化地看：

所以内部温度检测比外部手摸可靠得多。

有没有一些性能优势？

“效率提升 1%–4%”

从测试文件看 LMX4644 相比美国竞品，在全负载范围内效率提升 1%–4%；这个指标非常重要，但必须看测试条件；因为效率不是一个单点参数，而是函数：

比如同样 12 V 输入、1.0 V 输出，负载 1 A、4 A、8 A、16 A 时效率完全不同，但是1%–4% 的效率提升在大电流模块里意义很大。

假设输出功率 80 W，如果效率 90%：

如果效率 94%：

损耗少了约 3.78 W。

这对小体积 BGA 模块是很大的差异，因为少 3–4 W 热量，结温、可靠性、降额都会明显改善。

报告给了两组效率测试：

第一组：

第二组：

测试统计的是单路电流。报告中数据表明，在这两种输入条件下，LMX4644 的效率都高于 LTM4644；整理如下。

效率对比

可以看到，在 0.5 A 到 2 A 区间，效率优势不算大，基本是 0.1% 到 0.5%；但到 4 A 时，优势扩大到 1.77%；这说明 LMX4644 可能在大电流导通损耗、内部功率路径、电感损耗或封装热路径上有一些优势。

效率不是抽象数字，它会直接变成热。

以 、 为例：

LMX4644 的损耗大约为：

LTM4644 的损耗大约为：

差值约：

单路少 0.14 W，四路满载大约就是 0.56 W；对于 这种小模块来说，0.5 W 以上的热差异已经比较明显。

效率对比

这一组更有意思， 当输入从 5 V 提高到 12 V，而输出仍然是 1.2 V 时，占空比变小：

这意味着 Buck 电源工作更困难：上管导通时间很短；开关损耗比例变大；驱动损耗更明显；死区时间影响更大；开关节点尖峰更难控制；控制环路也更敏感。

所以 是比 更考验模块的工况。

在这个条件下，LMX4644 仍然有 0.55% 到 1.73% 的效率优势；4 A 时，LMX4644 损耗约：

LTM4644 损耗约：

单路差约 0.14 W，四路仍然约 0.55 W 左右。

温度范围更宽

LMX4644 实测低温极限 -60 ℃，高温极限 160 ℃，优于 LTM4644 的 -55 ℃ 到 125 ℃，但是这里要特别注意一个概念：

能工作，不等于保证规格；能短时间工作，不等于长期可靠工作。

数据手册里面的温度范围通常是保证区间，“实测能到 160 ℃”，在使用的时候需要追问：160 ℃ 是环境温度还是结温？是启动工作还是保持工作？工作多久？满载还是轻载？输出精度是多少？纹波是否变差？是否经过 HTOL？高温后回到常温参数是否漂移？是否有寿命模型？

因为半导体可靠性对温度极其敏感。很多失效机制都符合 Arrhenius 加速模型：

温度越高，电迁移、封装应力、焊点疲劳、金属迁移、介质击穿都会加速。

所以这个卖点很强，但必须用可靠性报告支撑；不过目前还没有这么详细的测试报告，敬请期待吧。

输入电压更宽

LTM4644 输入范围是 4 V–14 V，LMX4644 是 4 V–20 V，实际可到 24 V；倒是ADI 官方页面确实列出 LTM4644 宽输入范围为 4 V–14 V，外加偏置时可到 2.375 V–14 V。

如果 LMX4644 真能做到 20 V 或 24 V，这确实是很大的优势！因为很多系统母线可能是：12 V；16 V；18 V；24 V 工业母线；航空/车载/工业中间母线。

但是高输入电压会带来几个问题：

输入越高，开关损耗越大；同时开关节点尖峰、MOSFET 应力、EMI、热都会更严重。

高温降额小

这是电源模块里非常关键的指标；所谓高温降额，简单说就是：

温度越高，允许输出电流越低。

因为损耗会导致结温上升：

如果环境温度已经很高，模块还能承受的损耗就更少，所以输出电流必须下降； LMX4644 高温降额小，可能说明：MOSFET 导通损耗低；封装热阻低；内部铜层/金属层散热好；电感损耗低；电流均衡做得好；热保护阈值和调节策略合理。（总之肯定是做到了一个或者多个，因为因素差不多就是这么多 ）

高温自动调压技术

芯片内部采用高温自动调压技术，补偿主芯片高温漏电增加带来的额外板级压降，保证主芯片持续稳定供电；这个概念很有意思。（也是最眼前一亮的内容）当 FPGA/ASIC 温度升高时，漏电流增加，电源电流增加，PCB 走线、电感、电源模块内部电阻上产生更大压降：

如果电源模块只在自己输出端稳压，而负载端远处电压下降，芯片核心实际看到的电压可能偏低。

所谓“自动调压”可能是：随温度提高略微提高输出电压；根据负载电流补偿 IR drop；类似 load-line 或温度补偿；通过内部温度检测修正反馈基准；通过远端采样/补偿策略维持负载端电压。

超薄款 LMX4644T

LMX4644T 尺寸为：

普通 4644 为：

这个很有价值，因为高度从约 5 mm 降到 2.5 mm，对一些高密度模块、无人机、弹载、机载、堆叠式系统很有吸引力；但超薄一定有代价：内部电感高度可能受限；磁芯体积变小；饱和电流可能下降；DCR 可能上升；散热体积变小；热阻可能变大；满载效率可能下降；长期温升可能更高。

内部也倒是承认“薄款只相对牺牲一点效率及散热性”；所以 LMX4644T 适合：高度极其受限；电流不是极限满载；有较好 PCB 散热；对空间优先级高于效率的应用。

如果要满载 16 A 长期使用，普通厚款可能更稳妥。

小结

对这样一类高性能的电源芯片完成详细的测试是一个不小的工程量，对仪器，测试方法环境也是很大的考验；北京朗玛芯创瞄准的是高集成、多通道、大电流 POL 电源模块国产替代，主要对标 ADI/Linear LTM4644 这类成熟 μModule 产品。

难点是正向设计、多 DIE 时序、散热、并联、温度稳定性——确实是这类产品真正的核心问题。

另外一些敏感客户可能需要 ZZKK，各种国产认证，此款芯片是非常齐全的，在使用的时候也少不少麻烦事，毕竟 maga 疯起来是摁不住的。