分析電源管理IC幾大趨勢

    新能源汽車、無人機、充電樁、LED、身份識別……這些時下最熱門的標簽集合起來，無疑是一場最酷最炫的應用秀場。然而，這些應用卻因慕尼黑上海電子展而集結亮相。小到生活中的照明、汽車、移動終端，大到工業、太陽能、蜂窩基礎設施、開關電源等應用，都離不開電源芯片的蹤影。隨著生活中電子設備越來越多，電源設計的要求也越來越高：包括更嚴格的技術規格、逐漸縮短的周期、高成本壓力以及越來越多需求的差異化高功率電源。

 

    慕尼黑上海電子展(electronica China)作為電子行業的開年大戲，2017年3月將有不少領先電源芯片公司如東芝、ST、安森美、LINEAR，SII精工等集體展示電源管理芯片解決方案，深度窺視分享其發展趨勢及未來方向。

 

    電源管理ic需“漲姿勢”
 

    據市調機構iSuppli預計，2016年電源管理IC市場預計將達到387億美元，消費電子、網絡通信、移動互聯領域都是主要的應用市場，汽車電子、新能源領域也逐漸發力。在應用驅動和技術進步的作用下，對電源IC的技術要求也不斷走高。而且隨著應用的不斷創新，電源IC的市場也呈現出需求多樣化，應用細分化，更多高性能電源IC的市場需求也不斷深化以及擴展化，更好地為滿足係統創新，性能提升而服務。

 

    一方麵，伴隨著半導體工藝技術的不斷升級，PCB板上的芯片和元器件功能更高、運行速度更快、體積更小，驅使電源管理IC提供更低更精準的核電電壓以及更大的供電電流、更嚴格的電壓反饋精度、以及更高的效率性能。另一方麵，電源管理IC應用領域不斷擴張和深入，實現更優異的控製功能、更智能的控製環路，更快速的動態響應特性，更簡化的外圍布局設計等都“不可或缺”。電源管理IC想要“拿得出手”，都需直麵這些難題。為了解決這些挑戰和簡化設計，數字化、模塊化、智能化電源IC等已是必然之勢。

 

    電源管理已日益成為一個戰略性的競爭優勢，特別是在通信、計算以及工業應用等領域。隨著FPGA和SoC的不斷發展，設計人員在下一代嵌入式係統中增加了大量混合信號功能，實現了以前無法企及的係統級性能。如何給功能越來越多、性能越來越高、工藝越來越先進的FPGA供電，確實是一個非常具有挑戰性的問題。這也意味著，設計者必須要在嚴格的FPGA電源軌要求、係統功耗和散熱預算限製、構建魯棒而又可靠的係統、符合預算要求按時完成其項目、完全滿足其電路板和係統對功能和性能的要求之間找到最佳結合點，這殊非易事。

 

    數字電源激發活力
 

    各大電源管理IC廠商為應對這一市場走勢，都在抓緊排兵布陣，而數字電源成為他們不遺餘力的“招數”。憑借靈活、快速響應、高集成度以及高度可控的巨大優勢，數字電源已顯示出強勁的發展勢頭。

　　

    據調研機構IHS公司旗下IMS Research的報告，預計2017年全球數字電源市場營業收入將增至124億美元，數字電源IC市場將達到26億美元。數字電源市場以服務器和通信設備應用為主導，同時拓展至其他更多應用領域，或如星火燎原之勢。

 

    從近些年的市場並購來看，無疑都佐證了這一趨勢。高通收購了Summit， Mediatek收購Richtek， Microchip收購Micrel，Altera收購了Enpirion以及最近收購了德國創新型芯片公司ZMDI的數字電源控製器部門，道理其實一脈相承，業界都認可並執行類似的策略。而收購一家電源企業的好處或遠比與電源企業合作來得“直接”。

 

    模塊化走勢彰顯
 

    受SoC化設計趨勢的影響，近年來國內電源管理ic廠家技術表現出越來越強的模塊化趨勢。一方麵，設備正變得越來越複雜，更多功能特性、更快更複雜處理器需要更先進的電源管理解決方案，電源管理技術要在更小的矽芯片上集成更多功能同時以更高的設計靈活性實現更強的係統用電性能，這正在改變傳統的電源設計方法。另一方麵，模塊化的電源管理IC可有效降低係統設計的複雜性，節約電路板空間，提高係統的長期可靠性，同時也能有效降低係統成本，帶來的好處是顯而易見的。因而，市場上的模塊化電源管理IC開始不斷浮出水麵。

　　

    此外，電源管理ic廠家的模塊化趨勢還體現在與板上其他芯片的“集成化”上，市場上電源管理IC與主控芯片之間通信及監控等功能的集成化也在日益增多。張偉超提到，未來，Altera將會利用Enpirion公司在電源方麵的技術，將某些電源模塊集成進FPGA內部，使得係統電路板電路更加簡潔，功耗和成本都得到優化處理，並更加簡化FPGA係統的開發。

 

    智能化提升智能性
 

    而電源管理IC的智能化亦是大勢使然，或才能主動“配合”平台主芯片的功能不斷升級的需求。張偉超介紹說，隨著係統功能越來越複雜，對能耗的要求越來越高，客戶對電源運行狀態的感知與控製的要求越來越高，電源設計人員不再滿足於實時監控電流、電壓、溫度，還提出了診斷電源供應情況、靈活設定每個輸出電壓參數的要求。此外，電源管理IC必須和電路板上所需要供電的設備進行有效地連接，因係統要求電源子係統和主係統之間更加實時的合作與配合，甚至要支持通過雲端進行的監控去管理，智能化的管理和調控已成必須。

　　

    如何去實現智能化？這需要在兩個方麵下工夫，一是電源管理IC要實現與內核通信，各部分之間可相互溝通交流，及時動態的控製加上無縫的溝通可成就一個智能化的電源管理係統，能夠實時地對係統變化的供電需求進行檢測分析和響應，從而大大提高係統的效率。二是內部參數可實現在線調整，這就意味著電源的動態特性是可變的，能順應負載在相當大的範圍內變化同時還能保證一定的性能，數字電源在這方麵發揮重要作用，同時還需要不斷在控製算法、自適應方麵實現突破。