智能手機(jī)電源管理芯片走向集成 仍要面對節(jié)能挑戰(zhàn)

　　去年，全球生產(chǎn)了約11億部手機(jī)，因此，手機(jī)芯片市場非常龐大，但這一芯片市場的壟斷程度也在提高。

　　中原來采用的分立電源管理芯片已經(jīng)基本上被集成在一起，而技術(shù)的演進(jìn)仍在繼續(xù)。

　　電源管理芯片被集成大部分廠商再難介入

　　“現(xiàn)在，手機(jī)的電源管理芯片市場幾乎沒有什么可做的了。”一家芯片廠商負(fù)責(zé)人向《中國電子報》記者說，“原來手機(jī)中需要一些分立的電源管理芯片，如低壓差線性穩(wěn)壓器(LDO)、直流直流轉(zhuǎn)換器(DC/DC)，但現(xiàn)在它們都被集成到手機(jī)的電源管理單元(PMU)中。而且，PMU都是由國際上大的手機(jī)套片企業(yè)供應(yīng)。這樣，除了新增功能外，大多數(shù)設(shè)計生產(chǎn)分立電源管理芯片的企業(yè)就沒有什么市場了。”

　　這位人士進(jìn)一步介紹說，PMU這一產(chǎn)品幾乎可以承擔(dān)大部分手機(jī)電源管理的工作，主要負(fù)責(zé)對手機(jī)鋰離子電池供應(yīng)的電能源進(jìn)行升、降壓及穩(wěn)壓，將不同電壓的能源供給不同的手機(jī)工作單元，像處理器、射頻器件、相機(jī)模塊等，使這些單元能夠正常工作。而負(fù)責(zé)升壓、降壓及穩(wěn)壓工作的正是原來分立的LDO和DC/DC，它們現(xiàn)在被集成，目前一個PMU中集成了七八個LDO和DC/DC芯片。

　　現(xiàn)在，PMU主要是隨手機(jī)整體平臺(基帶+射頻+電源管理PMU)，由大的平臺廠商，如德州儀器（TI）、聯(lián)發(fā)科（MTK）、意法半導(dǎo)體（ST）等企業(yè)供應(yīng)，其他電源管理芯片企業(yè)幾乎無法介入這一市場。這樣，雖然手機(jī)電源管理市場非常大，但大部分廠商是沒有機(jī)會介入的，這一點(diǎn)有點(diǎn)像過去PC產(chǎn)品電源管理市場被逐步壟斷的發(fā)展情形。

　　雖然被幾個大廠壟斷，但手機(jī)電源管理芯片市場的容量是讓所有企業(yè)都注目的大市場。去年全球共生產(chǎn)了約11億部手機(jī)，如果每部手機(jī)采用的電源管理芯片按10元來計算，也有110多億元的規(guī)模。根據(jù)諾基亞的預(yù)測，2008年手機(jī)市場將比2007年增長10%，達(dá)到12億部。與此同時，市場調(diào)研公司Databeans預(yù)測，2008年電源管理芯片市場增長率為7%，而手機(jī)電源管理芯片市場的增速將更快。還有公司預(yù)測，2008年總體電源管理市場比起2007年應(yīng)該會有15%～20%的增長，而以便攜產(chǎn)品為首，將有新的應(yīng)用大量出現(xiàn)?？傮w看來，2008年，手機(jī)電源管理芯片的規(guī)模仍然在百億元以上。在這個百億元規(guī)模的大市場上，壟斷程度已經(jīng)越來越高，大部分企業(yè)難再介入。

　　手機(jī)電源管理芯片需要低功耗低成本

　　在手機(jī)中，除了負(fù)責(zé)手機(jī)各部分電源管理工作的PMU外，像背光和新增功能的電源管理會需要兩三個LDO器件。手機(jī)設(shè)計公司德信無線的薛先生向《中國電子報》記者介紹說，對于LDO，他們希望選擇靜態(tài)功耗低、價格便宜的器件，其中靜態(tài)耗電量應(yīng)該在100μA以下。而記者了解到，目前市場上LDO價格在3美分左右，利潤已經(jīng)非常小。而對于已經(jīng)集成到PMU中的DC/DC器件，在器件的轉(zhuǎn)換效率達(dá)到90%以上后，價格就變成一個非常重要的選擇因素。記者了解到，目前市場上的DC/DC芯片銷售價在0.4美元左右。

　　薛先生表示，從手機(jī)整體設(shè)計上看，總的來說，他們要選擇靜態(tài)耗電量低的器件，也比較看重價格。而他還強(qiáng)調(diào)，目前在手機(jī)節(jié)能設(shè)計上，手機(jī)設(shè)計公司耗費(fèi)時間最多的是軟件代碼的優(yōu)化，主要是對芯片驅(qū)動層代碼的調(diào)試。“雖然芯片廠商已經(jīng)做了調(diào)試，但我們還可以把驅(qū)動層代碼進(jìn)一步優(yōu)化，使耗電電流更小。”他說。他還介紹說，像手機(jī)LCD部分的節(jié)電問題，由于智能手機(jī)有時要選擇3.5英寸和3.7英寸的較大屏幕，而這方面的供應(yīng)商非常少，貨源緊張，這時，這部分的節(jié)能設(shè)計就不是最重要的考慮因素了。

　　半導(dǎo)體廠商嘗試新方案提高芯片效率

　　芯片廠商應(yīng)對智能手機(jī)低功耗設(shè)計的挑戰(zhàn)時，一方面提高DC/DC器件的轉(zhuǎn)換效率，減少在電源管理過程中的電源消耗。例如，TI近日推出400mA微型低功耗DC/DC轉(zhuǎn)換器TPS62270，這一轉(zhuǎn)換器的電源轉(zhuǎn)換效率達(dá)到95%，這也許是業(yè)界目前能夠達(dá)到的最高轉(zhuǎn)換效率，這能延長各種應(yīng)用中的電池使用壽命。與此同時，TPS62270轉(zhuǎn)換器能夠?qū)⑤敵鲭妷航抵?.9V，因而能夠很好地為各種器件供電，其中包括TI最新的C5000DSP、低功耗MSP430微控制器以及具備超精度處理器內(nèi)核的控制器。

　　另一方面，一些企業(yè)也在改善手機(jī)PMU的節(jié)電設(shè)計，在此過程中提出了節(jié)電設(shè)計的新概念。美國國家半導(dǎo)體市場經(jīng)理VikSangha表示，在智能手機(jī)中電源方案已不單單需要高效率的LDO和DC/DC穩(wěn)壓器了，而需要逐漸兼顧到手機(jī)整個系統(tǒng)的能耗管理問題。他們就智能手機(jī)系統(tǒng)推出了降壓-升壓穩(wěn)壓器以及后置穩(wěn)壓器等新興電源管理技術(shù)，給智能手機(jī)帶來更多的節(jié)電特色。

　　VikSangha表示，在目前及未來的手機(jī)電源管理設(shè)計方面，在鋰離子電池技術(shù)的發(fā)展速度尚不足以滿足不斷增長的能耗需求之時，要想讓智能手機(jī)能更長時間地運(yùn)行，引入革命性的電源管理技術(shù)已迫在眉睫。