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电源管理IC临近爆发 详细说明四大市场趋势
(2024年11月22日更新)

由于智能手机、平板电脑等便携式设备的广泛应用,电源管理技术越来越受到重视,也带来了新的挑战。据了解,电源管理IC产品种类繁多,包括LDO、DC-DC、Driver和PMU等。近年来,随着手机等设备对电源管理要求的提高,一些分立的电源管理芯片,如LDO、DC-DC等等,都集成到电源管理单位(PMU)中。

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电源管理IC多领域爆发

拓龙工业研究所研究经理李永健指出,2013年大陆IC市场最大的亮点是高性能低功耗处理器、无线通信、电源管理和高速海量存储芯片。据市调机构IHS iSuppli预计2013年电源管理IC市场将达到322亿美元,增长7.6%。未来三年,市场将保持温和增长,预计2016年营业收入将达到387亿美元。目前,消费电子、网络通信、移动互联网等领域都是最重要的市场,汽车电子、新能源等领域也开始逐步发展。

在最近的环球资源中举行IIC China 2013年,许多中国本土Fabless发布自己的电源管理IC产品。随着面板应用的逐步扩大,台湾厂商,包括在内的台湾厂商纷纷加大面板市场布局,大陆集创北方推出了显示面板PMU产品9101A,可以实现“三屏合一”综合解决方案。比亚迪带来了它IGBT、电流传感器等产品。比亚迪的AC-DC该产品已广泛应用于三星、诺基亚、华为等手机充电器中,目前每月出货约1500万件。比亚迪有限公司总经理助理魏勇表示,2013年是电动汽车正式推出的第一年。随着比亚迪今年电动汽车的爆发,相关电源管理IC提高营业额有很大的动力。

玉泰科技专注于将输入降压芯片应用于智能电表ETA目前这个领域基本都是2821和2841MPS、TI这样的欧美厂商在做。甘戈说,该装置具有体积小、效率高、耐压42的优点V,工作电压范围广。42V耐压值使该系列产品非常适合工业电子应用。除了智能电表,还可以使用LED驱动、车载充电等领域。

充电电流迅速上升,2安培产品成为主流

根据笔者从IIC展会上看到的几款产品可以看到电源管理芯片的几大技术趋势。随着移动终端屏幕越来越大,功能越来越多,对电池的要求越来越高,电池寿命越长,功耗和发热越低越好。

如何满足上述需求?

在过去,500毫安的充电电流还不够。目前,手机上的充电电流已经出现了1安培,平板电脑上的2安培趋势已经出现。玉泰科技推出了业内第一个充电电流达到3安培的开关充电芯片ETA6003。本产品具有智能动态路径管理功能,不仅能使充电器连接后智能设备全负荷工作,还能使充电器连接时设备在电池耗尽时正常运行。

玉泰科技总经理甘戈表示,由于平板电脑和智能手机充电时间长,TI芯片USB最近充电电流比较小,现在电池的电量往往是几千毫安。有了这个转换开关,与传统的线性开关相比,至少可以节省50%的充电时间,大大降低整体发热和功耗。

“除路径管理50外mOhm优良的内阻可以延长电池寿命,高效的开关充电可以避免充电过程中设备温度的升高,让设备用户获得良好的体验。”甘戈还说,电流输出越大,外围设备就越小,PCB体积越小。

处理器“核战”促进智能电源管理需求

移动终端多核化也对电源管理提出了新的要求。

在Cortex-A9成为2012年中高端手机芯片标配后,Cortex-A15架构自然成为2013年高端手机的必备品。受此影响,基于此Cortex-A15处理器的电池供电应用也开始大量推出。

日前德州仪器(TI)基于Cortex-A9及Cortex-A15处理器的电池供电应用推出了业内首个单芯片前端电源管理单元TPS65090。TI该产品高度集成1个4A开关PowerPath充电器、3个5A DC-DC降压转换器,7个负载开关,2个常开LDO10通道模数转换器(ADC)。采用分立式IC板级空间可以锐减60%。据TI表示,TPS与分立式解决方案相比,65090可以最大限度地提高电源效率,将电子产品的电池工作时间延长20%。

多核处理器越来越多地用于移动终端,对能耗的要求也越来越高,ETA Solutions智能电源管理芯片也为多核平台开发ETA1459.通过智能调节,系统不仅可以满足满负荷的应用环境,还可以通过动态调节输出电压达到节能目的。

“与以前的DC-DC不同在于,ETA1459可以与这些核心通信,从而实现智能化。例如,看完电影后,电源芯片会减少电源负荷。如果你想看电影和玩游戏,你会调整电源,从而实现智能调整。”甘戈表示。

PMU集成与分立器件仍将长期存在

除充电电流增加外,“多核化”除了需求,集成是半导体产品发展的主要趋势,电源管理芯片也不例外。其中,最明显的例子是PMU产品。一个PMU多个可能集成LDO和DC-DC能够实现多种电源管理的产品,是集成化趋势最明显的例子。

随着移动终端主芯片集成度的提高,设计师更倾向于选择集成各种功能的主芯片组MPU,帮助简化设计。但这并不意味着分立器件未来没有发展前景。

“为什么很多客户选择?PMU?因为目前单个器件没有很多功能,如果每个分立器件都能实现这些功能,就可以了PMU竞争。”甘戈认为集成并不能解决所有的问题,一个接一个PMU从某种角度来看,它通常只针对某种应用程序,甚至是某种产品ASSP(专用标准产品),其扩展应用不如分立解决方案,分立解决方案可根据需要选择最合适的电源管理芯片,达到最高的能效。因为分立和集成各有优势,集成化和分立的解决方案将会一直长期存在。

此外,PMU缺点是成本高,灵活性差。对许多客户来说,一旦他们使用一个PMU之后就会被这个客户绑死,因为没有第二个选择。“事实上,分立器件并不坏。如果制造商能够降低成本和更高的灵活性,客户将更愿意选择分立器件,因为有Second sources,在议价方面也更有优势。”魏勇认为,这么多年来,电源管理AC-DC或AC-DC拓扑结构没有发生本质变化。集成这一块通常是通过工艺或DIE SIZE这样的单芯片在成本上不一定有优势。

掌握晶圆制造能力Fabless占据优势

全球电源管理IC就市场份额而言,欧美公司仍有较大的技术和市场优势,但台湾和大陆制造商正在赶上。一般来说,欧美公司的强项在于技术、管理以及经验,而国内公司的强项在于服务和技术支持,同时还能保证更低的价格。当产品利润相对较高时,系统制造商可能不考虑国内供应商,但一旦产品技术成熟,利润下降,系统制造商就需要Cost down,国内供应商的机会来了。因此,对产品的需求往往始于欧洲和美国,就像一波浪,然后涌向韩国、日本和台湾。当浪涌到大陆时,数量确实很大,但产品周期即将结束。

由于电源管理IC技术成熟度越来越高,很多产品差别不大。这就造成了当当Fabless不可持续,有生产厂家也能保留20-30%的利润率。“一辆电动汽车IGBT芯片用量相当于一块六寸Wafer。如果我们的电动汽车一个月做到3万台,这就相当于一个中大型六寸晶圆厂的产能被我们全部吃完了。”魏勇说,比亚迪收购宁波中纬是为了长期布局的垂直整合。

TI公司被热门关注的产品型号
LM3410-Q1:电源管理
TI 具有内部补偿的 525kHz/1.6MHz、汽车恒流升压和 SEPIC LED 驱动器
ADC14C105:数据转换器
TI 14 位、105MSPS、1.0GHz 输入带宽模数转换器 (ADC)
OPA2137:放大器
TI Dual, 36-V, 1-MHz operational amplifier
SN74ALS621A:逻辑和电压转换
TI 八路总线收发器
LP8867-Q1:电源管理
TI 具有电力线 FET 保护的高集成度 4 通道 120mA 汽车类 LED 驱动器
TCAN1043HG-Q1:接口
TI 具有 CAN FD 和唤醒输入的故障保护 CAN 收发器
TPS563300:电源管理
TI 采用 SOT-583 封装、3.8V 至 28V 输入、3A 同步降压转换器
UCD3138128:电源管理
TI 适用于隔离电源的高集成度数字控制器
CSD97374Q4M:电源管理
TI 30V 25A SON 3.5 x 4.5mm 同步降压 NexFET 功率级
TMP64-Q1:传感器
TI 采用 0402、0603/0805 封装的汽车类、1%、47kΩ 线性热敏电阻
SN74SSQEC32882:时钟和计时
TI 符合 JEDEC SSTE32882 标准且具有地址奇偶校验的 28 位至 56 位寄存缓冲器
SN74LVC1G32:逻辑和电压转换
TI 单路 2 输入、1.65V 至 5.5V 或门
LMK03200:时钟和计时
TI 具有集成 VCO 的精密 0 延迟时钟调节器
ISOW1044:隔离
TI 具有集成直流/直流电源的低辐射、5kVrms 隔离式 CAN FD 收发器
LM63615-Q1:电源管理
TI 3.5V 至 36V、1.5A 降压转换器(具有扩展频谱)
TPS65253:电源管理
TI 4.5V 至 16V 输入、2.5A/3.5A 输出双路降压转换器
TL071B:放大器
TI Single, 30-V, 3-MHz, high slew rate (13-V/μs), 3-mV offset voltage, In to V+, JFET-input op amp
PCM1753-Q1:音频
TI 汽车类 106dB SNR 立体声数模转换器 (DAC)(软件控制)
SN74LVC2G17-Q1:逻辑和电压转换
TI 具有施密特触发输入的汽车类 2 通道、1.65V 至 5.5V 缓冲器
TUSB2E22:接口
TI USB 2.0-eUSB2 双路中继器
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