電源管理芯片技術(shù)待提升 成本需下降

能源的短缺使世界各國(guó)對(duì)節(jié)能的要求更高，在這個(gè)大環(huán)境下，電源管理日趨受到重視。隨著技術(shù)的提升，電源管理芯片一直以來(lái)保持著穩(wěn)定的增長(zhǎng)勢(shì)頭。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2007年，全球電源芯片銷售額超過(guò)800億美元，預(yù)計(jì)今年可增長(zhǎng)7%。隨著節(jié)能要求的不斷提高，電源管理應(yīng)用正逐漸走向半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的前臺(tái)。

技術(shù)創(chuàng)新提高節(jié)能效果

節(jié)能是當(dāng)今電子制造的主旋律，各種電源管理芯片在這一領(lǐng)域正發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。很多國(guó)家利用行政手段甚至立法鼓勵(lì)生產(chǎn)廠家在其產(chǎn)品中運(yùn)用節(jié)能技術(shù)。

一提到節(jié)能，人們往往首先想到機(jī)器轟鳴的大型工廠。其實(shí)，信息技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的能耗在全球范圍內(nèi)也是非常驚人的。對(duì)此，凌力爾特公司電源產(chǎn)品部產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理TongArmstrong曾表示：“以分發(fā)數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的YouTube視頻并保持經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的服務(wù)器功耗為例，在2000年至2005年間，其用電量翻了一番，到2010年有可能再上升75%。在2005年，為了使諸如Google、Microsoft和Yahoo等因特網(wǎng)巨頭所擁有的世界數(shù)據(jù)中心保持在線狀態(tài)，其耗電量相當(dāng)于14家10億瓦電廠的總發(fā)電量。僅美國(guó)的服務(wù)器群所消耗的電力就需要5家上述巨型發(fā)電廠晝夜不停地運(yùn)轉(zhuǎn)。2005年，美國(guó)服務(wù)器群的耗電量達(dá)到了美國(guó)當(dāng)年總發(fā)電量的 1.2%。這部分能耗的公用事業(yè)費(fèi)為27億美元?？梢?jiàn)，單就美國(guó)的服務(wù)器群而言，能耗在此水平下降1%將意味著每年可以節(jié)省2700萬(wàn)美元!”

飛兆半導(dǎo)體公司技術(shù)及應(yīng)用支持中心亞太區(qū)副總裁王瑞興也表示：“提高能效是半導(dǎo)體市場(chǎng)的主要發(fā)展趨勢(shì)。燃油供應(yīng)的不斷緊縮，加上全球各地強(qiáng)制廣泛采用的相關(guān)能效標(biāo)準(zhǔn)陸續(xù)出臺(tái)，都推動(dòng)著低功耗節(jié)能新技術(shù)需求的持續(xù)增長(zhǎng)。電源管理IC將繼續(xù)采用創(chuàng)新的節(jié)能方法，應(yīng)對(duì)這些重大的能效挑戰(zhàn)，從而提高能源效率和空間效率。”他還指出，棄用單相AC/DC電機(jī)而改用可變速電機(jī)，能夠節(jié)省高達(dá)40%的能量，而把感應(yīng)電機(jī)改為永磁電機(jī)，可提高效率達(dá)5%。可見(jiàn)，電源管理對(duì)節(jié)能的貢獻(xiàn)是建立在技術(shù)不斷突破的基礎(chǔ)之上的。

數(shù)字電源管理技術(shù)仍待突破

在與數(shù)字電路的競(jìng)爭(zhēng)中，模擬電路在通信、網(wǎng)絡(luò)和智能家電等領(lǐng)域的勢(shì)力范圍都紛紛失守，唯有電源管理陣地還巋然不動(dòng)。

然而，近年來(lái)數(shù)字電源芯片產(chǎn)品也開(kāi)始受到業(yè)界關(guān)注。有專家指出：在簡(jiǎn)單易用、參數(shù)變更要求不多的應(yīng)用場(chǎng)合，模擬電源產(chǎn)品可能更具優(yōu)勢(shì)，因?yàn)槠鋺?yīng)用的針對(duì)性可以通過(guò)硬件固化來(lái)實(shí)現(xiàn);而在可控因素較多、實(shí)時(shí)反應(yīng)速度更快、需要多個(gè)模擬系統(tǒng)電源管理的、復(fù)雜的高性能系統(tǒng)應(yīng)用中，數(shù)字電源則具有更大的優(yōu)勢(shì)。

但是，數(shù)字電源要得到大規(guī)模的推廣應(yīng)用還存在許多障礙，并且在可以預(yù)見(jiàn)的將來(lái)仍難有大的突破。從模擬控制轉(zhuǎn)到數(shù)字控制將面臨很多挑戰(zhàn)。比如響應(yīng)速度或帶寬，數(shù)字控制電路是一個(gè)采樣系統(tǒng)，涉及CPU和ADC的延時(shí)等問(wèn)題，而模擬控制的反應(yīng)是瞬時(shí)的;又比如加工工藝，數(shù)字電源中大量的數(shù)字電路迫使利用小尺寸的標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝以降低成本，而模擬電路在這些工藝上通常難以獲得高的性能。因此高性能的數(shù)字電源產(chǎn)品在設(shè)計(jì)和制造上都具有挑戰(zhàn)性，電源系統(tǒng)的數(shù)字化、智能化需要一定的時(shí)間。

推廣數(shù)字電源管理芯片的最大障礙恐怕還是成本問(wèn)題。純粹的數(shù)字電源管理芯片一般必須額外加上A/D和D /A。標(biāo)準(zhǔn)的A/D和D/A器件的價(jià)格都會(huì)比一般的模擬電源管理芯片的價(jià)格高，現(xiàn)在的主要研究是將A/D和D/A做得剛剛夠用以降低成本，所以在服務(wù)器、通訊電源等相對(duì)較貴的系統(tǒng)上有了應(yīng)用，要廣泛使用還是要解決成本問(wèn)題。

同時(shí)，雖然電源管理技術(shù)并不遵從“摩爾定律”，但半導(dǎo)體制造工藝的發(fā)展對(duì)電源管理芯片同樣有著深遠(yuǎn)的影響。隨著SoC的集成度不斷提高，很多產(chǎn)品處理器內(nèi)部集成了電源管理功能，這樣系統(tǒng)廠商就可以不必在外圍搭配相應(yīng)的電源管理芯片。因此，有業(yè)界人士擔(dān)心，如果越來(lái)越多的電源管理功能都集成到處理器內(nèi)，單獨(dú)的電源管理芯片市場(chǎng)空間可能會(huì)被壓縮。但是，業(yè)界專家表示，單芯片方案在便攜式電子產(chǎn)品領(lǐng)域仍然是發(fā)展方向，而集成多個(gè)電源管理器件的電源管理單元(PMU)也將加速發(fā)展。

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