深度窥视电源管理IC几大趋势

2017-01-04 17:26:08 来源:EEFOCUS
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新能源汽车、无人机、充电桩、LED、身份识别……这些时下最热门的标签集合起来,无疑是一场最酷最炫的应用秀场。然而,这些应用却因慕尼黑上海电子展而集结亮相。小到生活中的照明、汽车、移动终端,大到工业、太阳能、蜂窝基础设施、开关电源等应用,都离不开电源芯片的踪影。随着生活中电子设备越来越多,电源设计的要求也越来越高:包括更严格的技术规格、逐渐缩短的周期、高成本压力以及越来越多需求的差异化高功率电源。


慕尼黑上海电子展(electronica China)作为电子行业的开年大戏,2017年3月将有不少领先电源芯片公司如东芝、ST、安森美、LINEAR,SII精工等集体展示电源管理芯片解决方案,深度窥视分享其发展趋势及未来方向。

 

电源IC需“涨姿势”
据市调机构iSuppli预计,2016年电源管理IC市场预计将达到387亿美元,消费电子、网络通信、移动互联领域都是主要的应用市场,汽车电子、新能源领域也逐渐发力。在应用驱动和技术进步的作用下,对电源IC的技术要求也不断走高。而且随着应用的不断创新,电源IC的市场也呈现出需求多样化,应用细分化,更多高性能电源IC的市场需求也不断深化以及扩展化,更好地为满足系统创新,性能提升而服务。


一方面,伴随着半导体工艺技术的不断升级,PCB板上的芯片和元器件功能更高、运行速度更快、体积更小,驱使电源管理IC提供更低更精准的核电电压以及更大的供电电流、更严格的电压反馈精度、以及更高的效率性能。另一方面,电源管理IC应用领域不断扩张和深入,实现更优异的控制功能、更智能的控制环路,更快速的动态响应特性,更简化的外围布局设计等都“不可或缺”。电源管理IC想要“拿得出手”,都需直面这些难题。为了解决这些挑战和简化设计,数字化、模块化、智能化电源IC等已是必然之势。


电源管理已日益成为一个战略性的竞争优势,特别是在通信、计算以及工业应用等领域。随着FPGA和SoC的不断发展,设计人员在下一代嵌入式系统中增加了大量混合信号功能,实现了以前无法企及的系统级性能。如何给功能越来越多、性能越来越高、工艺越来越先进的FPGA供电,确实是一个非常具有挑战性的问题。这也意味着,设计者必须要在严格的FPGA电源轨要求、系统功耗和散热预算限制、构建鲁棒而又可靠的系统、符合预算要求按时完成其项目、完全满足其电路板和系统对功能和性能的要求之间找到最佳结合点,这殊非易事。

 

数字电源激发活力
各大电源管理IC厂商为应对这一市场走势,都在抓紧排兵布阵,而数字电源成为他们不遗余力的“招数”。凭借灵活、快速响应、高集成度以及高度可控的巨大优势,数字电源已显示出强劲的发展势头。
  

据调研机构IHS公司旗下IMS Research的报告,预计2017年全球数字电源市场营业收入将增至124亿美元,数字电源IC市场将达到26亿美元。数字电源市场以服务器和通信设备应用为主导,同时拓展至其他更多应用领域,或如星火燎原之势。


从近些年的市场并购来看,无疑都佐证了这一趋势。高通收购了Summit, Mediatek收购Richtek, Microchip收购Micrel,Altera收购了Enpirion以及最近收购了德国创新型芯片公司ZMDI的数字电源控制器部门,道理其实一脉相承,业界都认可并执行类似的策略。而收购一家电源企业的好处或远比与电源企业合作来得“直接”。

 

模块化走势彰显
受SoC化设计趋势的影响,近年来电源管理IC技术表现出越来越强的模块化趋势。一方面,设备正变得越来越复杂,更多功能特性、更快更复杂处理器需要更先进的电源管理解决方案,电源管理技术要在更小的硅芯片上集成更多功能同时以更高的设计灵活性实现更强的系统用电性能,这正在改变传统的电源设计方法。另一方面,模块化的电源管理IC可有效降低系统设计的复杂性,节约电路板空间,提高系统的长期可靠性,同时也能有效降低系统成本,带来的好处是显而易见的。因而,市场上的模块化电源管理IC开始不断浮出水面。
  

此外,电源管理IC的模块化趋势还体现在与板上其他芯片的“集成化”上,市场上电源管理IC与主控芯片之间通信及监控等功能的集成化也在日益增多。张伟超提到,未来,Altera将会利用Enpirion公司在电源方面的技术,将某些电源模块集成进FPGA内部,使得系统电路板电路更加简洁,功耗和成本都得到优化处理,并更加简化FPGA系统的开发。

 

智能化提升智能性
而电源管理IC的智能化亦是大势使然,或才能主动“配合”平台主芯片的功能不断升级的需求。张伟超介绍说,随着系统功能越来越复杂,对能耗的要求越来越高,客户对电源运行状态的感知与控制的要求越来越高,电源设计人员不再满足于实时监控电流、电压、温度,还提出了诊断电源供应情况、灵活设定每个输出电压参数的要求。此外,电源管理IC必须和电路板上所需要供电的设备进行有效地连接,因系统要求电源子系统和主系统之间更加实时的合作与配合,甚至要支持通过云端进行的监控去管理,智能化的管理和调控已成必须。
  

如何去实现智能化?这需要在两个方面下工夫,一是电源管理IC要实现与内核通信,各部分之间可相互沟通交流,及时动态的控制加上无缝的沟通可成就一个智能化的电源管理系统,能够实时地对系统变化的供电需求进行检测分析和响应,从而大大提高系统的效率。二是内部参数可实现在线调整,这就意味着电源的动态特性是可变的,能顺应负载在相当大的范围内变化同时还能保证一定的性能,数字电源在这方面发挥重要作用,同时还需要不断在控制算法、自适应方面实现突破。
  

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