數(shù)字電源市場發(fā)展過程中存在的問題分析
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
電源管理芯片曾被形容為半導(dǎo)體行業(yè)的灰姑娘，這表明電源管理芯片長期以來被認(rèn)為是半導(dǎo)體業(yè)界一個不起眼的配角。然而，與數(shù)字電路市場的大起大落不同，電源管理芯片保持著長期、穩(wěn)定的增長勢頭。Databeans公司的市場調(diào)查結(jié)果顯示，2007年電源管理芯片全球銷售額超過80億美元，預(yù)計今年的增長可達(dá)7%。隨著原油價格的不斷上升，節(jié)能領(lǐng)域的應(yīng)用無疑是給灰姑娘穿上了紅舞鞋，電源管理應(yīng)用正邁步走向半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的前臺。
技術(shù)創(chuàng)新促進(jìn)能效提高
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)揮越來越重要的作用。很多國家利用行政手段甚至立法鼓勵生產(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。對此，凌力爾特公司電源產(chǎn)品部產(chǎn)品市場經(jīng)理TongArmstrong在記者采訪時做了形象的說明：“以分發(fā)數(shù)以百萬計的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，美國服務(wù)器群的耗電量達(dá)到了美國當(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?，單就美國的服務(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)副總裁王瑞興也對記者表示：“提高能效是半導(dǎo)體市場的主要發(fā)展趨勢。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，都推動著低功耗節(jié)能新技術(shù)需求的持續(xù)增長。電源管理IC將繼續(xù)采用創(chuàng)新的節(jié)能方法，應(yīng)對這些重大的能效挑戰(zhàn)，從而提高能源效率和空間效率?！彼€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%?？梢姡娫垂芾韺?jié)能的貢獻(xiàn)是建立在技術(shù)不斷突破的基礎(chǔ)之上的。
電源管理芯片慎言集成
盡管電源管理技術(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空間可能會被壓縮。
北京思旺電子技術(shù)有限公司總裁裴石燕告訴記者，這樣的擔(dān)憂至少在5年前就有了，但市場的發(fā)展似乎正在走向相反的方向。最近，有幾家設(shè)計MP4和數(shù)碼相機(jī)主芯片的公司甚至正考慮將主芯片中的電源管理功能分離出來，他們希望電源管理芯片設(shè)計公司能提供配合其主芯片工作的電源管理解決方案。
“他們做出這樣的選擇，理由其實(shí)很簡單。這些公司要在市場競爭中處于領(lǐng)先地位，就必須以盡可能快的速度提供功能盡可能完備的產(chǎn)品?！迸崾嘟忉尩?，“此外，他們的產(chǎn)品還面臨著節(jié)能的壓力，這就要求針對芯片的不同部分提供不同的電壓，因此需要花費(fèi)額外的時間去為芯片設(shè)計電源管理功能。然而關(guān)于電源管理的這一部分設(shè)計工作并沒有使芯片的整體功能得到擴(kuò)展，因此通常得不到終端用戶的認(rèn)可。這就是這些設(shè)計公司樂于把主芯片中的電源管理功能逐漸分離出來的原因。”
盡管如此，業(yè)界專家還是認(rèn)為，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，而集成多個電源管理器件的電源管理單元(PMU)也將加速發(fā)展。
數(shù)字電源管理尚未成熟
在與數(shù)字電路的競爭中，模擬電路在通信、網(wǎng)絡(luò)和智能家電等領(lǐng)域的勢力范圍都紛紛失守，唯有電源管理陣地還巋然不動。
然而，近年來數(shù)字電源管理芯片產(chǎn)品也開始受到業(yè)界關(guān)注。有專家指出：在簡單易用、參數(shù)變更要求不多的應(yīng)用場合，模擬電源產(chǎn)品可能更具優(yōu)勢，因?yàn)槠鋺?yīng)用的針對性可以通過硬件固化來實(shí)現(xiàn);而在可控因素較多、實(shí)時反應(yīng)速度更快、需要多個模擬系統(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。
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)見的將來仍難有大的突破。杭州士蘭微電子股份有限公司研究所副所長吳建興在接受采訪時表示：“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)字控制電路是一個采樣系統(tǒng)，涉及CPU和ADC的延時等問題，而模擬控制的反應(yīng)是瞬時的;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間?！?/span>
推廣數(shù)字電源管理芯片的最大障礙恐怕還是成本問題。上海嶺芯微電子有限公司CEO張翌告訴記者：“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器件的價格都會比一般的模擬電源管理芯片的價格高，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題?！?/span>
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