由于智能手機、平板電腦等便攜式設備的大量應用，電源管理技術(shù)受到越來(lái)越多的關(guān)注，同時(shí)也帶來(lái)了新的挑戰。據了解，電源管理IC產(chǎn)品種類(lèi)眾多，包括LDO、DC-DC、Driver和PMU等。近年來(lái)隨著(zhù)手機等設備對電源管理要求的提升，一些分立的電源管理芯片，如LDO、DC-DC等，都被集成到電源管理單元(PMU)中。
電源管理IC將多領(lǐng)域爆發(fā)
拓墣產(chǎn)業(yè)研究所研究經(jīng)理李永健指出，2013年大陸IC市場(chǎng)的最大亮點(diǎn)將是高性能低功耗處理器、無(wú)線(xiàn)通信、電源管理以及高速海量存儲芯片。據市調機構IHS iSuppli預計，2013年電源管理IC市場(chǎng)將達322億美元，增幅為7.6%。未來(lái)3年，市場(chǎng)將保持溫和增長(cháng)，2016年營(yíng)業(yè)收入預計將達到387億美元。包括消費電子、網(wǎng)絡(luò )通信、移動(dòng)互聯(lián)領(lǐng)域都是目前最主要的市場(chǎng)，汽車(chē)電子、新能源領(lǐng)域也開(kāi)始逐漸發(fā)力。
比亞迪股份有限公司總經(jīng)理助理衛勇
在近期環(huán)球資源舉辦的IIC China 2013上，諸多中國本土Fabless就紛紛發(fā)布自己的電源管理IC產(chǎn)品。隨著(zhù)面板應用的逐漸擴大，包括立錡、致新等臺系廠(chǎng)商紛紛加大面板市場(chǎng)布局，大陸的集創(chuàng )北方就推出了針對顯示面板的PMU產(chǎn)品9101A，可以實(shí)現“三屏合一”一體化解決方案。比亞迪則帶來(lái)了IGBT、電流傳感器等產(chǎn)品。據介紹，比亞迪的AC-DC產(chǎn)品已在三星、諾基亞、華為等手機充電器中廣泛采用，目前每個(gè)月的出貨均在1500萬(wàn)片左右。比亞迪股份有限公司總經(jīng)理助理衛勇表示，2013年是電動(dòng)汽車(chē)正式發(fā)力的元年，隨著(zhù)比亞迪今年電動(dòng)汽車(chē)的爆發(fā)，對于相關(guān)電源管理IC營(yíng)業(yè)額的提升有非常大的推動(dòng)力。
鈺泰科技則重點(diǎn)推出了應用到智能電表上的輸入降壓芯片ETA2821及2841，該領(lǐng)域目前基本都是MPS、TI這樣的歐美廠(chǎng)商在做。甘戈表示，該器件的優(yōu)勢是體積很小，效率很高，耐壓可以達到42V，工作電壓范圍很廣。42V的耐壓值使得這個(gè)系列的產(chǎn)品非常適合用于工業(yè)級別電子方面的應用。除了智能電表，還可以用到LED驅動(dòng)、車(chē)載充電等領(lǐng)域。
第一大趨勢：充電電流提升迅速，2安培產(chǎn)品成主流
根據筆者從IIC展會(huì )上看到的幾款產(chǎn)品，可以看出目前電源管理芯片正呈現的幾大技術(shù)趨勢。隨著(zhù)移動(dòng)終端的屏幕越來(lái)越大，功能越來(lái)越多，意味著(zhù)對電池的要求越來(lái)越高，電池的續航能力要更長(cháng)，功耗和發(fā)熱要越低越好。
如何實(shí)現以上需求？
過(guò)去500毫安的充電電流已經(jīng)不夠用了，目前手機上的充電電流已經(jīng)出現1安培的，而在平板電腦上已經(jīng)出現了向2安培發(fā)展的趨勢。鈺泰科技此次推出了一款業(yè)內首顆充電電流達到3安培的開(kāi)關(guān)型充電芯片ETA6003。這款產(chǎn)品具有智能動(dòng)態(tài)路徑管理功能，除了可以讓智能設備在充電器連接后全負載工作，更可以讓設備在充電器連接時(shí)在電池耗盡的情況下正常的運作。
鈺泰科技總經(jīng)理甘戈表示，由于現在平板電腦、智能手機充電時(shí)間比較長(cháng)，而USB近來(lái)充電電流比較小，現在電池的電量動(dòng)輒幾千毫安。有了這個(gè)轉換開(kāi)關(guān)后，與傳統的線(xiàn)性開(kāi)關(guān)相比可以節省至少50%的充電時(shí)間，同時(shí)也會(huì )大大的減少整體的發(fā)熱和功耗。
“除了路徑管理50mOhm優(yōu)秀的內阻可以讓電池延長(cháng)續航時(shí)間，高效的開(kāi)關(guān)型充電在充電過(guò)程匯總避免設備溫度上升，而讓設備用戶(hù)得到良好的體驗?！备矢晖瑫r(shí)表示，電流輸出越大的話(huà)，外圍器件就可以越小，PCB體積也會(huì )越小。
第二大趨勢：處理器“核戰”促進(jìn)智能電源管理需求
移動(dòng)終端多核化也對電源管理提出了新的要求。
在Cortex-A9成為2012年中高端手機芯片標配之后，Cortex-A15架構自然成為2013年高端手機的必備品。受此影響，基于Cortex-A15處理器的電池供電應用也開(kāi)始被大量推出。
日前德州儀器(TI)基于Cortex-A9及Cortex-A15處理器的電池供電應用，推出業(yè)界首款單芯片前端電源管理單元TPS65090。TI表示，該產(chǎn)品高度集成了1個(gè)4A開(kāi)關(guān)PowerPath充電器、3個(gè)5A DC-DC降壓轉換器、7個(gè)負載開(kāi)關(guān)、2個(gè)常開(kāi)LDO以及1個(gè)10通道模數轉換器(ADC)。與采用分立式IC相比，可將板級空間銳減60%。據TI表示，TPS65090可最大限度提高電源效率，與分立式解決方案相比，可將電子產(chǎn)品的電池工作時(shí)間延長(cháng)20%。
隨著(zhù)移動(dòng)終端越來(lái)越多采用多核處理器，對能耗的要求越來(lái)越高，ETA Solutions也為多內核的平臺開(kāi)發(fā)出智能電源管理芯片ETA1459，通過(guò)智能的調控，使得系統即可以滿(mǎn)足滿(mǎn)負荷的應用環(huán)境，同時(shí)又可以通過(guò)動(dòng)態(tài)調節輸出電壓達到節能目的。
“與以前的DC-DC不同在于，ETA1459可以跟這些內核通信，這樣就可以實(shí)現智能化，比如看電影完了后，電源芯片就會(huì )把電源負載降低，如果要看電影、玩游戲就會(huì )把電源調節上來(lái)，從而可以實(shí)現智能調節?！备矢瓯硎?。
第三大趨勢:PMU集成與分立器件仍將長(cháng)期存在
除了充電電流增大、“多核化”帶來(lái)的需求外，集成化是半導體產(chǎn)品發(fā)展的一大趨勢，電源管理芯片也不例外。其中，最為明顯的例子就是PMU產(chǎn)品。一個(gè)PMU可能集成了多個(gè)LDO和DC-DC等產(chǎn)品，能夠實(shí)現多種電源管理管理，是集成化趨勢最明顯的例子。
隨著(zhù)移動(dòng)終端主芯片集成度越來(lái)越高，設計人員更傾向于選擇集成多種功能的主芯片組加上MPU，幫助簡(jiǎn)化設計。但這并不表示分立器件以后沒(méi)有發(fā)展前途了。
“很多客戶(hù)為什么選擇PMU？是因為目前很多功能是單顆器件沒(méi)有的，如果每個(gè)分立器件都可以實(shí)現這些功能的話(huà)，是可以與PMU進(jìn)行抗衡的?！备矢暾J為，集成化并不能解決全部問(wèn)題，一個(gè)PMU往往只能針對某類(lèi)應用，甚至某個(gè)產(chǎn)品，從某個(gè)角度來(lái)說(shuō)有些類(lèi)似ASSP（專(zhuān)用標準產(chǎn)品），其擴展應用性不如分立解決方案，而且分立解決方案可以根據需求選擇最適合的電源管理芯片，可以達到最高的能效，由于分立和集成各有優(yōu)勢，因此，集成化和分立的解決方案將會(huì )一直長(cháng)期存在。
此外，PMU的缺點(diǎn)在于它的成本高、靈活度差。對很多客戶(hù)來(lái)說(shuō)，一旦用一家PMU后，就會(huì )跟這家客戶(hù)綁死，因為沒(méi)有第二家選擇?！捌鋵?shí)分立器件并不差，如果廠(chǎng)商能夠把成本做得更低，靈活度更高，客戶(hù)會(huì )更愿意選分立器件，因為有Second sources，在議價(jià)方面也更有優(yōu)勢?！毙l勇認為，這么多年來(lái)電源管理AC-DC或AC-DC的拓撲架構并沒(méi)有發(fā)生本質(zhì)變化，集成這一塊很多時(shí)候是通過(guò)工藝、或者DIE SIZE的增加來(lái)完成，這樣的單芯片在成本也不一定有優(yōu)勢。
第四大趨勢：掌握晶圓制造能力的Fabless占據優(yōu)勢
從全球電源管理IC的市場(chǎng)的份額來(lái)看，歐美公司仍然具有較大技術(shù)和市場(chǎng)優(yōu)勢，但臺灣地區和大陸廠(chǎng)商正在奮起直追。一般來(lái)說(shuō)，歐美公司的強項在于技術(shù)、管理以及經(jīng)驗，而國內公司的強項在于服務(wù)和技術(shù)支持，同時(shí)還能保證更低的價(jià)格。當一款產(chǎn)品利潤比較高的時(shí)候，可能系統廠(chǎng)商還不太會(huì )考慮國內供應商，但一旦產(chǎn)品技術(shù)成熟、利潤下降后，系統廠(chǎng)商就需要Cost down，國內供應商的機會(huì )就來(lái)了。所以產(chǎn)品的需求往往發(fā)端于歐美，象一個(gè)浪一樣，隨后涌到韓日、臺灣，當這個(gè)浪涌到大陸時(shí)，量確實(shí)很大，但產(chǎn)品周期也快結束了。
由于電源管理IC的技術(shù)成熟度越來(lái)越高，許多產(chǎn)品的差異化并不是很大。這就造成了當Fabless難以為繼，擁有生產(chǎn)制造的廠(chǎng)商還可以保留20-30%利潤空間?！耙惠v電動(dòng)汽車(chē)上的IGBT芯片用量，相當于一片六寸Wafer。如果我們的電動(dòng)汽車(chē)一個(gè)月做到3萬(wàn)臺，這就相當于一個(gè)中大型六寸晶圓廠(chǎng)的產(chǎn)能被我們全部吃完了?！毙l勇表示，比亞迪收購寧波中緯，就是為了長(cháng)遠布局進(jìn)行的垂直整合。
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