電池續(xù)航力不夠？讓我們一起創(chuàng)新PMIC設計技術吧！

　　隨著入門與高階智慧型手機問市，消費者的選擇更為多元，再加上平板電腦尺寸變小且售價降低，更刺激全球市場銷售紀錄迭創(chuàng)新高；2013年無疑將是行動運算市場重要的里程碑。同時，消費者希望能夠在瀏覽更多的媒體內(nèi)容時維持更長的電池續(xù)航力，故電源管理正迅速成為這個時代的焦點議題。

　　越來越多的預測說明2013年智慧型手機的全球出貨量將首度超越傳統(tǒng)手機。市場研究機構IDC預測智慧型手機的出貨量將達九億一千八百六十萬支，占全球行動電話市場50.1%。無論是入門或高階智慧型手機，全球售價均不斷下降，也讓消費者擁有更多元的選擇，而且隨著長程演進計畫（LTE）網(wǎng)路優(yōu)化的導入，使這些「萬能的」裝置對消費者而言更具吸引力。中國大陸在2012年取代美國成為全球智慧型手機出貨量最高的國家，此外，在巴西及印度這樣人口眾多的國家中，快速增長的經(jīng)濟和不斷興起的中產(chǎn)階級，亦帶動相關需求的蓬勃發(fā)展。

　　平板電腦的前景也同樣受到看好。2013年可能是平板電腦在美國的出貨量首度超越筆記型電腦的1年。消費者對于這類型裝置的需求永無止盡，而一般認為這種情況還會在全世界長期持續(xù)下去。IDC最近上調關于平板電腦在2013~2016年期間的出貨量預測，顯示全球平板電腦的銷售量在2013年可以達到一億九千零九萬臺。至2017年底，IDC預期平板電腦供應商的出貨量將可超過叁億五千萬臺，同時更小型及更便宜的平板電腦也將快速成長。

　　可攜式裝置的復雜程度日益增加，高成效的電源管理方案便是極大的設計挑戰(zhàn)（圖1）。根據(jù)JD Powers所進行的2012年美國無線智慧型手機顧客滿意度研究調查報告指出，對新智慧型手機的消費者而言，電池續(xù)航力不佳所造成的不滿意程度遠超過任何其他單一功能。且這個問題只會隨著時間拖延愈長而愈嚴重，除非供應商愿意在電源管理策略上採取創(chuàng)新方式。

　　圖1 新的行動裝置功能需求逐漸提升電源管理性能的復雜度。

　　4G智慧型手機消耗大量的電池壽命來搜尋目前比3G訊號稀少的網(wǎng)路訊號，它們必須消耗更多的電量，解碼在頻譜中被傳送的訊號。此外，消費者會更廣泛地使用行動裝置，包括聊天、傳送簡訊、發(fā)送電子郵件及瀏覽網(wǎng)頁等，但是他們也希望能夠觀看更高解析度的視訊及衛(wèi)星導航地圖、能夠與小孩進行雙向視訊電話、玩更具臨場感的游戲并串流音樂。同時，消費者還需要更明亮、更大，且具有更佳的觸控功能，未來還得要有觸覺反應功能的顯示螢幕。每一項特性都會大量消耗電力，這也創(chuàng)造對高效能電源管理技術的需求。

　　電源管理仍是重大挑戰(zhàn)

　　過去電源管理技術經(jīng)常被整合在應用處理器之內(nèi)。然而，隨著電源效能優(yōu)化重要性愈來愈高，且已成為一項技術挑戰(zhàn)后，這種嵌在晶片上的方法就不再可行。

　　業(yè)界輔助電源管理積體電路（Companion Power Management Integrated Circuits， PMIC）是一顆高度可程式化的晶片（圖2），能夠支援單核心或是多核心應用處理器所要求的電壓調整（Voltage Scaling）及功率輸送排序（Power Delivery Sequencing）功能，同樣的，在電話中的子系統(tǒng)，例如網(wǎng)路與連接性堆疊--3G、4G LTE、無線網(wǎng)路連接、藍牙（Bluetooth）以及近距離無線通訊（NFC）、顯示螢幕、高畫素相機，以及更多的次系統(tǒng)皆為如此。

　　圖2 電源管理正從應用處理器中獨立出來成為一顆單獨的PMIC。

　　為何要擁有和行動裝置上的所有通訊、多媒體及周邊處理電路高度整合在一起的輔助PMIC，其中有許多好理由。這顆PMIC必須能夠負荷高達叁十組不同的供應電源，提供給應用處理器與基頻處理器的各個部分，并正確組合電壓與電流。假如消費者的電源管理嵌在晶片上，由應用處理器來處理這些任務時，則需要有一個高電流能力的電源供應，而這僅能透過匯整許多接腳來達成。系統(tǒng)單晶片（SoC）的設計工程師可以使用晶片外的專用輔助PMIC，來提供個別低電壓、低電流電源軌，如此可避免晶片上電源管理設計方式額外產(chǎn)生晶粒及成本效益。

　　功率管理需求多樣化

　　智慧型手機在全世界廣為採用，市場也呈現(xiàn)多樣化面貌。為提供消費者更多機種選擇，供應商逐漸從高階市場擴展至入門市場，但他們面臨極大的壓力，必須每隔 6？9個月就推出新機種，以因應消費者對于「最新及最佳功能」的需求與同業(yè)競爭，此時智慧型手機平臺設計方法就變得愈來愈重要。而新的平臺策略可以讓他們管理這些流程并降低成本。

　　業(yè)界也觀察到一波智慧型手機供應商與SoC業(yè)者攜手合作布局市場的趨勢。這些SoC業(yè)者能夠提供塬始設備製造商（OEM）完整的參考平臺架構，藉此協(xié)助加速產(chǎn)品上市時程及降低開發(fā)風險。當然，對于OEM很重要的一點，在于是否有能力量身訂製平臺，針對市場需求開發(fā)差異化產(chǎn)品。

　　業(yè)界推出一顆可高度配置的PMIC，能讓供應商在設計智慧型手機的平臺，以及在整個產(chǎn)品的生命週期中針對不同市場需求推出多款機種與設計時，能夠更加具有彈性。在研發(fā)流程中，當額外的功能被增添至智慧型手機平臺上時，它能在電路板設計中支援后期變更。這也有助于降低PMIC庫存，并滿足消費性電子市場對于數(shù)量彈性的需求。對于新手機供應商而言，這種與SoC供應商合作而享有的量身訂製特性，可形成巨大的優(yōu)勢。

　　PMIC協(xié)調多核心裝置流程

　　現(xiàn)今絕大多數(shù)的智慧型手機採用單核及雙核的系統(tǒng)單晶片，高階產(chǎn)品則有少許的四核心機種，平板電腦市場大多亦是如此。不過，較大的功率需求（被動式冷卻裝置需4瓦（W），具有風扇的系統(tǒng)則需求7？8瓦，相比之下，智慧型手機則僅需1瓦左右）意味著處理器將朝向更高核心數(shù)發(fā)展。

　　有些人對于多核心行動運算裝置的需求產(chǎn)生質疑。這的確是實情，今日市場上銷售的個人電腦大多有著雙核心中央處理器（CPU），因為大多數(shù)軟體應用程式僅有著單一執(zhí)行緒而不是多重執(zhí)行緒，因此無法在多核心中運作，供行動裝置所用的軟體甚至更不適合于多執(zhí)行