全球能源需求的不斷增長以及環(huán)境保護意識的逐步提升，使電源管理技術作為節(jié)能的有力推手越來越多地為人們所關注，電源管理芯片(PMIC)也越來越多地被應用到整機產(chǎn)品之中。不過，近年來由于電源管理IC行業(yè)的集成化趨勢日趨明顯，技術門檻與渠道門檻不斷增高，傳統(tǒng)的家電、數(shù)碼產(chǎn)品等市場有被國際大型電源管理芯片企業(yè)所主導的趨勢。未來中國本土廠商應將關注的重點放在LED照明、智能手機、智能電網(wǎng)等新興的尚未形成明顯壁壘的市場之上，進行有針對性的技術研發(fā)，這將是中國電源管理IC行業(yè)的長久發(fā)展之計。
節(jié)能作用明顯 市場穩(wěn)定增長
2012年電源管理IC營業(yè)收入將達到328億美元，比去年的319億美元增長2.8%。
目前，“綠色環(huán)保”概念在全球范圍內(nèi)已經(jīng)深入人心，而電源管理技術在提高產(chǎn)品功率效率方面可以發(fā)揮重要的作用。在終端設備中，電源管理芯片的重要使命是用盡可能低的電能消耗，幫助系統(tǒng)實現(xiàn)盡可能多的功能。電源管理方案主要從兩個方面入手：一是提高電源的工作效率，二是降低設備處于低功率或待機狀態(tài)時的功耗。在電機控制、電腦和消費類電子產(chǎn)品等領域中，電源管理IC都對節(jié)能產(chǎn)生重大影響。以德州儀器推出的綠色環(huán)保模式八引腳準諧振控制器UCC28600為例，不僅能夠在滿負載與輕負載的工作條件下提供較高的功率，而且還能降低無負載待機模式下的功耗。該器件可使DLP高清電視、LCD與等離子數(shù)字電視中的待機電源在有效功率模式下的效率超過88%，而無負載功耗不到300mW。
由于電源管理技術在節(jié)能領域發(fā)揮了重要作用，電源管理IC產(chǎn)品也展現(xiàn)出穩(wěn)定的市場前景。據(jù)IHS iSuppli公司的電源管理市場追蹤報告，2012年電源管理IC營業(yè)收入將達到328億美元，比去年的319億美元增長2.8%,未來5年電源管理營業(yè)收入將增長6.6%。
集成化漸起 傳統(tǒng)市場走向壟斷
雖然手機電源管理市場非常大，但大部分廠商，特別是一些規(guī)模較小的中國企業(yè)很難介入。
目前，電源管理IC技術表現(xiàn)出越來越強的集成化趨向，如電源管理單元(PMU)的應用比例不斷增高就是一例。原來手機中需要一些分立的電源管理芯片，如低壓差線性穩(wěn)壓器(LDO)、直流直流轉(zhuǎn)換器(DC/DC)，但現(xiàn)在它們都被集成到手機的電源管理單元中。對此，安森美半導體電源及便攜產(chǎn)品全球銷售及營銷高級總監(jiān)鄭兆雄就表示：“設計人員需要采用高集成度的電源管理IC配合簡化設計及減小尺寸。以便攜設備應用的電源管理IC為例，一方面便攜設備集成的功能越來越多，無線數(shù)據(jù)及多媒體內(nèi)容訪問也急速增加，使電池供電時間問題更為棘手。設計人員的一種可行策略就是選擇集成多種功能的主芯片組，同時選用高集成度的電源管理IC，幫助簡化設計，使控制電源所需的資源減至最少，并將外形因數(shù)保持在可控范圍之內(nèi)。
不過，由于PMU主要是隨手機整體平臺(基帶+射頻+電源管理PMU)，由大的平臺廠商如德州儀器、聯(lián)發(fā)科、意法半導體等企業(yè)供應。其他電源管理芯片企業(yè)介入這一市場十分困難。這樣一來，雖然手機電源管理市場非常大，但大部分廠商特別是一些規(guī)模較小的中國企業(yè)很難介入。其他電腦、消費電子等應用電源管理IC的市場也存在這種被逐步壟斷的情況。
新市場存機遇 智能終端增長最快
新興市場、新的應用將是電源管理IC行業(yè)的機會所在。最為重要的是，這些市場目前的渠道壁壘不高。
“高效、節(jié)能、環(huán)保是未來電子產(chǎn)品發(fā)展的趨勢，如何提高系統(tǒng)電源的效率是廠商們所關心的問題之一。隨著國際環(huán)保意識的提高和對于綠色消費觀念的深入，市場中將會出現(xiàn)越來越多的機遇，這些都是中國本土廠商可以長期發(fā)展的方向。”ADI公司電源管理部門市場工程師張潔萍指出，“未來幾年，功率因數(shù)校正、能量回收、太陽能等新型能源技術將會成為電源管理的熱點應用領域，并會促進電源管理產(chǎn)品的增長。照明、電信、智能電網(wǎng)、智能家電等領域同樣具有巨大的增長空間，也是電源廠商重點關注的方向。”
鄭兆雄也預測指出：“未來幾年，全球與中國電源管理市場均將隨著整體半導體市場的發(fā)展而不斷增長。不同應用市場的增長將會有差別。總體上看，計算機應用市場總量仍是最大，但2011年～2015年間的年復合增長率(CAGR)僅為約4.6%。消費類市場整體增長速度較低，但空調(diào)、電冰箱、洗衣機等白色家電為了提升能效而轉(zhuǎn)向變頻電機，為消費市場帶來機遇。智能手機及多媒體平板電腦市場將高速增長。此外，LED照明、智能電表、傳感器等將帶動市場增長。總之，未來幾年，包括智能手機、多媒體平板電腦在內(nèi)的便攜及無線市場、LED照明市場、車用市場將是電源管理IC增長最快的市場。”
可見，新興市場，新的應用將是電源管理IC行業(yè)的機會所在。最為重要的是，這些市場目前的渠道壁壘不高，很多中國電源管理公司得以進入。對此，裴石燕即表示：“北京思旺電子一直專注于便攜式產(chǎn)品和消費類產(chǎn)品的應用方面。我們將繼續(xù)把重點放在這個我們占有較大份額的市場上。”
IC觀察:應重點關注集成化與低成本
雷燕 陳炳欣
創(chuàng)新是IC行業(yè)的根本，一家企業(yè)如果不能為市場提供越來越好，越來越便宜的解決方案，最終必將沒法生存。電源管理IC(PMIC)在節(jié)能減耗上發(fā)揮著重要作用，特別是在便攜式電子產(chǎn)品中有著廣泛的應用，市場前景廣闊，也是中國IC企業(yè)發(fā)展的一個重要空間與方向。但是，無論前景多么美妙，要想占領市場，踏實地進行貼近市場需求的技術研發(fā)都是必不可少的。對當前技術走向的觀察可以發(fā)現(xiàn)，PMIC正表現(xiàn)出越來越強的集成化、小型化與低成本化發(fā)展趨勢。企業(yè)應當重點關注。
首先，智能手機等便攜設備市場創(chuàng)新活躍，不斷增加新的功能，但高集成度電源管理IC的開發(fā)周期相對更長，要能夠更靈活地應對新的應用供電需求，設計人員需要采用高集成度的電源管理IC配合簡化設計及減小尺寸。因此，集成化將成重要發(fā)展發(fā)向。
其次，由于智能手機集功能娛樂于一體，集成的功能越來越多，使得便攜電源產(chǎn)品的空間限制越來越強，要求芯片級產(chǎn)品具有更小的體積，更少的外圍器件。這就意味著電源管理IC在應對高集成性、可靠性等方面的挑戰(zhàn)的同時，對外形因素也要加強關注度。此外，還要關注電源管理IC的封裝技術不斷進步，配合小尺寸要求。
最后，降低使用成本也是系統(tǒng)公司對電源管理IC選用十分重要的一環(huán)。而降低成本最關鍵的不僅僅是器件的價格，還應考慮如何幫客戶降低系統(tǒng)總成本、提高性能價格比、減少上市的時間成本、研發(fā)成本和降低售后維護成本等。
專家觀點
安森美半導體電源及便攜產(chǎn)品全球銷售及營銷高級總監(jiān)鄭兆雄
集成與非集成均有市場
集成化是電源管理IC的重要發(fā)展趨勢，但是事情又并非如此簡單。
集成化是電源管理IC的重要發(fā)展趨勢，但是事情又并非如此簡單。一方面，設計人員需要采用高集成度的電源管理IC配合簡化設計及減小尺寸，但在另一方面，智能手機等便攜設備市場創(chuàng)新活躍，不斷增加新的功能，高集成度電源管理IC的開發(fā)周期相對更長，要能夠更靈活地應對新的應用供電需求，還是需要配合采用傳統(tǒng)的DC-DC產(chǎn)品，實際上傳統(tǒng)DC-DC產(chǎn)品也在隨整體市場需求的增長而增長。
以便攜設備應用的電源管理IC為例：
一方面，便攜設備集成的功能越來越多，無線數(shù)據(jù)及多媒體內(nèi)容訪問也急速增加，使電池供電時間問題更為棘手。設計人員的一種可行策略就是選擇集成多種功能的主芯片組，同時選用高集成度的電源管理IC，幫助簡化設計，使控制電源所需的資源減至最少，并將外形因數(shù)保持在可控范圍之內(nèi)。安森美半導體的相應策略就是開發(fā)及提供一系列的微型電源管理IC，集成多個DC-DC開關轉(zhuǎn)換器或低壓降線性轉(zhuǎn)換器，同時還可能集成其它多種控制或保護功能等。
另一方面，便攜設備中不是所有電源都需要高集成度電源管理IC。實際上，隨著便攜產(chǎn)品功能不斷增多，集成度相對較低的電源轉(zhuǎn)換IC的需求也增加了，以此配合增加新功能。例如，為了給高耗電的應用處理器供電，設計人員可能需要使用DC-DC開關穩(wěn)壓器。安森美半導體推出了集成度相對較低的系列DC-DC開關降壓轉(zhuǎn)換器IC，如NCP6334B/C、NCP6338、NCP636x模塊等。此外，如今許多智能手機都配備HDMI接口，方便用戶傳輸視頻數(shù)據(jù)。這些HDMI接口采用+5V電壓供電，高于便攜產(chǎn)品中常用的鋰離子電池的供電電壓，這時候就需要DC-DC升壓轉(zhuǎn)換器。安森美推出了針對HDMI端口供電應用的低噪聲電荷泵DC-DC升壓轉(zhuǎn)換器CAT3200HU2，該器件接受2.7V至4.5V輸入，提供5V/100mA輸出，采用UDFN-8封裝，適合于3V至5V的升壓轉(zhuǎn)換(也適合2.5V至3.3V升壓轉(zhuǎn)換)。
ADI公司電源管理部門市場工程師張潔萍
將產(chǎn)品技術應用緊密結合
由于空間的限制，要求芯片級產(chǎn)品具有更小的體積，更高的集成度。
現(xiàn)在的智能手機集成的功能越來越多，集功能娛樂于一體。對于便攜電源產(chǎn)品來說，由于空間的限制，要求芯片級產(chǎn)品具有更小的體積，更高的集成度，更少的外圍器件。這就意味著電源管理IC要應對電池使用時間、高集成性、可靠性、外形因子以及成本等方面的挑戰(zhàn)。企業(yè)在推進產(chǎn)品開發(fā)時應了解系統(tǒng)的需求，最新的應用及技術發(fā)展的態(tài)勢，將產(chǎn)品、技術和應用三者緊密結合。
ADI推出的便攜電源產(chǎn)品ADP2370即具有高集成度特點。ADP2370的71DC-DC調(diào)節(jié)器寬輸入電壓范圍：3.2V至15V輸出電壓可在0.8V至輸入電壓范圍內(nèi)調(diào)整，轉(zhuǎn)換效率可達93%以上，使設計人員可利用更小的面積支持更高的負載。
ADP2121則是業(yè)界最小的500mA、6 MHz同步降壓式DC-DC轉(zhuǎn)換器。專為對電路板面積和電池壽命有嚴格要求的便攜式應用而優(yōu)化,適合于對電路板空間和電池壽命有嚴格要求的便攜式應用，如超薄智能電話、GPS和攝像機模塊、便攜式硬盤和媒體播放器。
緊湊型ADP2138是一款高效、低靜電、DC-DC轉(zhuǎn)換器。內(nèi)部的開關允許在PWM模式下運行，從而為噪音敏感型負載提供低峰值的電源供給，或者使器件能夠根據(jù)負載電流的變化在不同操作模式之間進行自動切換。ADP2138還提供欠壓鎖定，能夠防止電池過度放電，并且具有軟啟動性能，能夠防止啟動電流的沖擊，從而提高終端產(chǎn)品的安全性能和使用壽命。
ADI公司電源管理產(chǎn)品的優(yōu)勢在于頻率高、體積小、效率高、集成性強、靜態(tài)電流低，動態(tài)電壓可調(diào)和靈活的接口。這些優(yōu)勢很好地解決了低功耗系統(tǒng)的電源挑戰(zhàn)。ADI提供實驗室電路和ADIsimPOWER工具，可簡化電源電路的選擇和設計工作。
飛思卡爾模擬、混合信號和電源產(chǎn)品部亞太區(qū)應用工程經(jīng)理猶家元
平衡靈活性和定制化
如何處理靈活性和定制化兩者間的平衡關系，是業(yè)界面對的另一挑戰(zhàn)。
CPU的能力越來越強大，現(xiàn)在雙核CPU在市場上比較普遍，四核CPU將會是下一個熱點。CPU的飛速發(fā)展要求電源管理IC具備更高的靈活性，通過一個電源管理IC可以驅(qū)動多代CPU。所以靈活的器件將是趨勢所在，消費者需要電源管理IC可以配置電壓、功率能力、開機時序等等，這些需求要求更多像OTP這樣的功能能夠成為電源管理IC的常見功能。
如何處理靈活性和定制化兩者間的平衡關系，是業(yè)界面對的另一挑戰(zhàn)。不同的細分市場有不同的電源輸入要求。但是關于CPU部分的電源管理應該是一樣的，所以我們設計CPU部分的通用解決方案，來適應不同的應用要求。消費者可以把我們的解決方案融入到他們成熟的系統(tǒng)中去評估。例如Kindle eReader從第一版起就使用飛思卡爾PMIC來構建。不僅如此，更多的平板電腦和汽車信息娛樂元件制造商，也都使用飛思卡爾PMIC，MC13892，MC34708以及最新的器件如PFUSE系列。
和過去相比，目前掌上設備對電源管理的需求更加強烈，這類應用的一個重要的競爭點就在于電池的續(xù)航能力。顯然，電源管理IC將會是掌上設備的一個重要組件，而且今年將隨著掌上設備的強勁增長而增長。
北京思旺電子公司CEO裴石燕
關注細分市場
電源管理IC涉及的細分市場很多，企業(yè)應有針對性地進行關注。
能源節(jié)約已經(jīng)成為一個社會問題。例如顯示器和電視的低待機功耗已經(jīng)成為吸引消費者的賣點，因此市場需要電源管理IC產(chǎn)品。
從技術趨勢上看，電源管理IC主要包括電壓調(diào)整和接口電路兩大類。目前這兩類產(chǎn)品的應用趨勢是更加智能，電源芯片現(xiàn)在要提供PG(電源狀態(tài)正常)。雖然這個趨勢已經(jīng)出現(xiàn)很多年，我們已經(jīng)看到這個市場需求在明顯上升，這表明如果迎合了消費者的應用需求，將會產(chǎn)生更多明智的決定。此外，電源管理IC的集成化趨勢也很明顯。這是市場發(fā)展過程的一部分，伴隨著半導體行業(yè)興起的第一天就存在的，現(xiàn)在之所以人人能買到越來越便宜而且功能越來越強大的手機，就是因為IC這個行業(yè)能讓我們用更低的成本集成更多的晶體管，形成更多的功能。思旺電子一直在積極尋找新機會，期待為我們的客戶提供更好的產(chǎn)品來幫助他們占有市場。
從市場趨勢來看，電源管理IC涉及的細分市場很多，包括便攜式產(chǎn)品、消費類電子產(chǎn)品、計算機、通信網(wǎng)絡設備、工業(yè)設備和汽車電子等，企業(yè)應有針對性地進行關注。思旺電子一直專注于便攜式產(chǎn)品和消費類產(chǎn)品的應用方面，我們將繼續(xù)把重點放在這個我們占有較大份額的市場上。
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