電源管理IC臨近爆發(fā) 詳解四大市場趨勢

　　由于智能手機、平板電腦等便攜式設備的大量應用，電源管理技術受到越來越多的關注，同時也帶來了新的挑戰(zhàn)。據(jù)了解，電源管理IC產品種類眾多，包括LDO、DC-DC、Driver和PMU等。近年來隨著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將多領域爆發(fā)

　　拓墣產業(yè)研究所研究經(jīng)理李永健指出，2013年大陸IC市場的最大亮點將是高性能低功耗處理器、無線通信、電源管理以及高速海量存儲芯片。據(jù)市調機構IHS iSuppli預計，2013年電源管理IC市場將達322億美元，增幅為7.6%。未來3年，市場將保持溫和增長，2016年營業(yè)收入預計將達到387億美元。包括消費電子、網(wǎng)絡通信、移動互聯(lián)領域都是目前最主要的市場，汽車電子、新能源領域也開始逐漸發(fā)力。

　　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產品。隨著面板應用的逐漸擴大，包括立錡、致新等臺系廠商紛紛加大面板市場布局，大陸的集創(chuàng)北方就推出了針對顯示面板的PMU產品9101A，可以實現(xiàn)“三屏合一”一體化解決方案。比亞迪則帶來了IGBT、電流傳感器等產品。據(jù)介紹，比亞迪的AC-DC產品已在三星、諾基亞、華為等手機充電器中廣泛采用，目前每個月的出貨均在1500萬片左右。比亞迪股份有限公司總經(jīng)理助理衛(wèi)勇表示，2013年是電動汽車正式發(fā)力的元年，隨著比亞迪今年電動汽車的爆發(fā)，對于相關電源管理IC營業(yè)額的提升有非常大的推動力。

　　鈺泰科技則重點推出了應用到智能電表上的輸入降壓芯片ETA2821及2841，該領域目前基本都是MPS、TI這樣的歐美廠商在做。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的耐壓值使得這個系列的產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、車載充電等領域。

　　充電電流提升迅速，2安培產品成主流

　　根據(jù)筆者從IIC展會上看到的幾款產品，可以看出目前電源管理芯片正呈現(xiàn)的幾大技術趨勢。隨著移動終端的屏幕越來越大，功能越來越多，意味著對電池的要求越來越高，電池的續(xù)航能力要更長，功耗和發(fā)熱要越低越好。

　　如何實現(xiàn)以上需求?

　　過去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(xiàn)1安培的，而在平板電腦上已經(jīng)出現(xiàn)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安培的開關型充電芯片ETA6003。這款產品具有智能動態(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(xiàn)在平板電腦、智能手機充電時間比較長，而USB近來充電電流比較小，現(xiàn)在電池的電量動輒幾千毫安。有了這個轉換開關后，與傳統(tǒng)的線性開關相比可以節(jié)省至少50%的充電時間，同時也會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續(xù)航時間，高效的開關型充電在充電過程匯總避免設備溫度上升，而讓設備用戶得到良好的體驗。”甘戈同時表示，電流輸出越大的話，外圍器件就可以越小，PCB體積也會越小。

　　處理器“核戰(zhàn)”促進智能電源管理需求

　　移動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，該產品高度集成了1個4A開關PowerPath充電器、3個5A DC-DC降壓轉換器、7個負載開關、2個常開LDO以及1個10通道模數(shù)轉換器(ADC)。與采用分立式IC相比，可將板級空間銳減60%。據(jù)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，可將電子產品的電池工作時間延長20%。

　　隨著移動終端越來越多采用多核處理器，對能耗的要求越來越高，ETA Solutions也為多內核的平臺開發(fā)出智能電源管理芯片ETA1459，通過智能的調控，使得系統(tǒng)即可以滿足滿負荷的應用環(huán)境，同時又可以通過動態(tài)調節(jié)輸出電壓達到節(jié)能目的。

　　“與以前的DC-DC不同在于，ETA1459可以跟這些內核通信，這樣就可以實現(xiàn)智能化，比如看電影完了后，電源芯片就會把電源負載降低，如果要看電影、玩游戲就會把電源調節(jié)上來，從而可以實現(xiàn)智能調節(jié)。”甘戈表示。

　　PMU集成與分立器件仍將長期存在

　　除了充電電流增大、“多核化”帶來的需求外，集成化是半導體產品發(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產品。一個PMU可能集成了多個LDO和DC-DC等產品，能夠實現(xiàn)多種電源管理管理，是集成化趨勢最明顯的例子。

　　隨著移動終端主芯片集成度越來越高，設計人員更傾向于選擇集成多種功能的主芯片組加上MPU，幫助簡化設計。但這并不表示分立器件以后沒有發(fā)展前途了。

　　“很多客戶為什么選擇PMU?是因為目前很多功能是單顆器件沒有的，如果每個分立器件都可以實現(xiàn)這些功能的話，是可以與PMU進行抗衡的。”甘戈認為，集成化并不能解決全部問題，一個PMU往往只能針對某類應用，甚至某個產品，從某個角度來說有些類似ASSP(專用標準產品)，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(jù)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一直長期存在。

　　此外，PMU的缺點在于它的成本高、靈活度差。對很多客戶來說，一旦用一家PMU后，就會跟這家客戶綁死，因為沒有第二家選擇。“其實分立器件并不差，如果廠商能夠把成本做得更低，靈活度更高，客戶會更愿意選分立器件，因為有Second sources，在議價方面也更有優(yōu)勢。”衛(wèi)勇認為，這么多年來電源管理AC-DC或AC-DC的拓撲架構并沒有發(fā)生本質變化，集成這一塊很多時候是通過工藝、或者DIE SIZE的增加來完成，這樣的單芯片在成本也不一定有優(yōu)勢。

　　掌握晶圓制造能力的Fabless占據(jù)優(yōu)勢

　　從全球電源管理IC的市場的份額來看，歐美公司仍然具有較大技術和市場優(yōu)勢，但臺灣地區(qū)和大陸廠商正在奮起直追。一般來說，歐美公司的強項在于技術、管理以及經(jīng)驗，而國內公司的強項在于服務和技術支持，同時還能保證更低的價格。當一款產品利潤比較高的時候，可能系統(tǒng)廠商還不太會考慮國內供應商，但一旦產品技術成熟、利潤下降后，系統(tǒng)廠商就需要Cost down，國內供應商的機會就來了。所以產品的需求往往發(fā)端于歐美，象一個浪一樣，隨后涌到韓日、臺灣，當這個浪涌到大陸時，量確實很大，但產品周期也快結束了。

　　由于電源管理IC的技術成熟度越來越高，許多產品的差異化并不是很大。這就造成了當Fabless難以為繼，擁有生產制造的廠商還可以保留20-30%利潤空間。“一輛電動汽車上的IGBT芯片用量，相當于一片六寸Wafer。如果我們的電動汽車一個月做到3萬臺，這就相當于一個中大型六寸晶圓廠的產能被我們全部吃完了。”衛(wèi)勇表示，比亞迪收購寧波中緯，就是為了長遠布局進行的垂直整合。