關鍵字:PMIC
這些看似矛盾的要求對系統中的電源管理方案造成了新的壓力,在智能手機及平板電腦等日趨縮小的空間中集成更強大的功能,對于電源管理IC設計的挑戰之一就是整合度的持續提升。凹凸科技(中國)有限公司電源管理部負責人認為,對于小型化便攜智能設備來說,由于受到系統設計空間的限制,以及產品更新換代速度加快的影響,因此多種功能和類別的電源管理芯片必須進行高度集成化,然而這當中需克服的瓶頸相當多,具有一定的技術門坎。
O2Micro推出高集成度電源管理芯片
首先,芯片集成意味著將多種功能及不同特性的模塊整合在一起,因此芯片設計人員是否具有相關功能產品的量產設計經驗顯得極為重要。他強調:“對于很多原本產品線就很單一的芯片設計人員來說,要重新學習并設計新功能的模塊且進行高度集成化,這需要走很長一段艱辛路。其次,即使某些公司原來就有多種相關功能的產品組合,但是,芯片集成化還會面臨芯片設計的工藝問題。”
富鼎先進市場部協理李景耀 |
具體而言,以前是用不同工藝設計和制造不同功能的芯片,現在,需要采用同一種工藝設計和制造不同功能模塊的芯片,所以,對芯片工藝的理解和把握是一種很大的挑戰。
另外,他還強調,電源管理IC的集成化將面臨一種定制化的趨勢,高度集成化的方案需要符合某一種或幾種主流系統的設計要求,這就意味著芯片設計廠商需要有良好的客戶和上游資源,在產品設計初期就需要和相關合作伙伴商討具體規格。
除了上述需求,便攜式設備還對充電電源輸入的路徑管理、電源電壓輸出的多樣性、電壓轉換的效率、多路電壓輸出的時序控制以及電池電量計算和管理提出嚴苛要求。針對這些需求,凹凸科技(O2Micro)推出了一系列低功耗、高性能的產品來滿足智能手機和平板電腦的使用,例如:中小尺寸觸摸屏的LED背光驅動芯片;低功耗、高效率的電壓轉換芯片;具有USB輸入功能和升壓轉換功能的充電管理芯片;超低功耗且高精度的單節電池電量計芯片;以及高集成度的無線充電管理芯片等。
針對電源管理IC所面臨的挑戰,富鼎先進市場部協理李景耀特別強調封裝技術的重要性,他指出,目前平板計算機及智能型手機多是將多組電源整合為單一電源方案,如此便造成熱能集中的問題,因此封裝體散熱要求較其他電子產品為嚴苛。就整體而言,應用于可攜式電子產品的PMIC封裝基本上仍是以打線式或CSP方式為主。富鼎先進目前主要使用打線封裝方式。
電源IC和CPU關系緊密,廠商合作不易打破
針對電源管理芯片的整合,富鼎先進李景耀表示,現階段便攜式電子產品PMIC的整合主要是納入更多外部的PWM、LDO、MOSFET組件。另外,與其它電子產品不同的是,便攜式電子產品的電源需求非常動態化,會隨著操作環境不同而變化,所以PMIC必須隨時接收CPU的指令進行調整,而便攜式電子產品這種PMIC與CPU之間的緊密配合,甚至已扭轉產業生態并促成競爭型態的轉變。
也就是說,由于PMIC要收到CPU的控制,因此PMIC必須熟悉CPU的運作行為;兩者之間溝通無誤才能合作無間。因此,PMIC設計人員必須根據CPU的特定需求進行開發,才能設計開發出相應的PMIC,而CPU與PMIC設計一旦形成此種緊密的合作關系,其它電源管理IC廠商便很難再分一杯羹。
目前富鼎先進主要是針對特定領域開發完整的PMIC解決方案,在便攜式領域則主要是提供單一功能電源IC,種類約有數百種。不過,富鼎先進李景耀指出,目前開發的PMIC與便攜式電子產品有異曲同工之妙,都著重系統的整合。富鼎先進現階段雖尚未針對平板電腦及智能手機提供PMIC完整解決方案,但也已經以單一功能電源IC攻入此領域。尤其是在中國大陸的白牌市場中,富鼎先進擁有極大的發揮空間。
為求提高產品競爭力,富鼎先進不斷進行更高程度的整合,第一階段主要是整合外部的MOSFET、 PWM、LDO等組件,并進一步減小外部電感值及電容的用量和體積。下一個階段則是整合數字部分。數字及模擬整合的技術門坎較高,這方面的競爭者多是國外廠商,不過,富鼎先進認為唯有朝此方向發展,才能跟競爭廠商拉開距離。目前富鼎先進已在積極進行中,預計在2013年會有所成果。
突破低利潤窘境,工業領域受重視
由于產品整體利潤的降低,除了專注于智能手機及平板電腦等便攜式電子產品市場的開拓外,許多廠商開始關注工業及汽車等高價值領域。而相較于消費性電子產品的需求,工業及汽車領域對于電源IC的要求更為嚴苛,非常強調質量、穩定性、耐用性,并要求更高的特性精度和更廣的溫度范圍,且工業及汽車領域也采用許多認證流程來確保和追蹤產品的質量,因此要切入工業及汽車領域并非易事。
以凹凸科技而言,該公司早在2004年就已切入了工業及汽車領域,同時,也不斷有相應的產品推出。目前該公司在該領域的產品主要為用于車燈的LED高性能燈泡的驅動芯片、汽車多媒體系統上的GPS譯碼主芯片、新能源汽車上的電池檢測和管理芯片以及LED和電池相關應用的工業類領域,例如專業級的電動工具、太陽能街景LED燈、以及電動自行車和高爾夫球車等。
富鼎也相當積極耕耘工業領域,并將重心放在中國大陸市場的開拓,其中包括UPS、AC、太陽能逆變器、電焊機、電磁爐等應用,在這些領域,富鼎先進主要是提供高壓及大電流的IGBT產品,范圍分布于300伏至1300伏之間。目前富鼎先進MOSFET、IGBT、電源IC月出貨量約為一億五千萬顆左右。在應用市場分布方面,電源約占19%,顯示占14%,筆記本和主板市場約占55%,其它則為12%。大陸市場對于公司整體營收的貢獻則高達六成。
盡管當前全球經濟環境不佳,但電源管理芯片的需求每年都以穩定的增長率不斷攀升,來自智能手機、平板電腦、LED照明市場及智能電視等領域的需求,仍將推動電源管理芯片市場規模持續擴大,尤其是中國大陸中市場的快速增長更是受到看好。