半导体

抢占3C电源管理应用热点台湾厂商主打服务和创新牌

作者:冯晓伟来源:中国电子报发布时间:2008-10-14 13:06我要评论
近年来,电源管理一直是半导体市场热点之一,其增长也高于半导体整体市场速度。随着节能需求的不断提高,电源管理器件市场将进一步扩大。在电源管理芯片领域,活跃着一大批台湾厂商,他们经过多年的耕耘,已经在一些应用领域形成自己产品的特色和竞争力,本版特邀请中国台湾地区主要电源管理企业一起探讨其应用热点与发展策略。

茂达电子市场营销处副处长古琼景

电源IC产品应追求高附加值


在LDO(低压差稳压器)的模拟IC(集成电路)部分,为了实现节能,将对IC在轻负载以及重负载时分别考虑电压转换效率。在轻负载甚至零负载的时候,将模拟IC本身的电源消耗降到最低;在重负载的时候,则是将内部数字开关MOSFET(金属氧化物半导体场效晶体管)的内阻值降到最低,减少压降。因而在任何情况下,IC都会保持最佳的使用效率。例如APL5312是一颗应用于手机或是卫星导航系统的LDO,在轻负载甚至零负载的时候,IC本身消耗的电流只有120μA,在重负载(300mA)时,通过内部数字开关MOSFET的压降只有0.29V。在DC/DC(直流/直流)的模拟IC部分,利用混合型电源控制架构,例如PWM模式加上脉冲频率调变模式或PWM突发模式,模拟IC在轻负载甚至零负载的时候会以脉冲频率调变模式或PWM突发模式工作,模拟IC在重负载的时候会以PWM模式工作,如此的架构将比传统纯粹PWM模式工作的模拟IC有更高的电源转换效率。
在电源管理芯片市场中,数字电源产品也越来越受到各方的关注。所谓数字电源是指在进行交流对直流(AC/DC)或直流对直流(DC/DC)电源转换时,以数字化的方式予以控制和管理。由于能够用软件编程的方式来设定控制参数,因此不管在上市时间以及设计弹性上,都有其优势。
一个推动数字电源进展的重要因素是电源管理总线的制订与采用。PMBus于2005年开始制订,其目的在于解决电源系统组件之间开放通信标准的要求。PMBus协议是以业界标准的SMBus(系统管理总线)序列接口为基础,可用来设定、控制和实时监测符合此标准的电源转换产品。现阶段市场中,大部分的电源半导体企业对于投入数字电源的开发持保留态度。数字控制芯片在设计上比模拟电源更具弹性、信赖性也较高,不过因价格偏高,须通过工艺技术与软件开发技术寻求改善。目前数字电源市场的需求量不大,至于未来是否会投入此市场,我们会再评估市场规模后决定正式投入的时间。
近年来台湾蓬勃发展的模拟IC产业主要分为两大类型:第一种是以主要客户为对象,有固定的业绩支撑;第二种是开发通用型IC,以功能兼容的公司为主。由大型客户支撑的公司,在竞争上有比较大的优势,缺点是产品线亦以该客户为主流,要进入通用型市场,相对无法提供较多的选择性。
整体而言,虽然台湾开发电源IC的厂商越来越多,但是产品的规格和性能的好坏却相差非常多,要成为一家有竞争力的电源IC厂商,需要具备几项要素,包括低成本、高规格以及高整合性等。放眼全球市场,目前台湾电源IC的占有率不到10%%,因此还有很大的发展空间,台湾现有的IC设计公司数量之多,低价竞争已经成为常态,如何避免进入价格厮杀的窘境,是每一家电源IC设计公司必需思考的课题。价格是一个重要的市场考虑因素,任何产品的价格只会随着时间而滑落,因此不管在全球或是中国,如何提供全面解决方案的新产品,将是一个重要策略。
茂达电子是一家经验丰富的电源模拟IC设计公司,成立于1997年,产品线包括:电源转换及电源管理IC、放大器及驱动IC、分立式功率组件三大类。目前在计算机主板、绘图卡、笔记本计算机及液晶屏幕领域已获得杰出的成果,并持续朝数字显示器、卫星定位导航、手机、通信设备及各项消费电子产品等应用所需的产品开发。过去此产业几乎是由国外IDM(集成设计制造)厂商所主导,近年来茂达电子人才培养和产业技术发展已渐趋成熟,许多茂达电子电源IC设计产品已被国际大厂所接受,茂达电子电源IC设计在工艺的掌握上已渐有进展,已经从打价格战转变到追求高附加价值产品。

飞虹积体电路股份有限公司市场开发部副处长张恕平

电源管理芯片要走高端路线


就电源管理芯片的应用而言,TFT-LCD(薄膜晶体管液晶显示器)和笔记本电脑是飞虹最为看好的两种终端产品。电源管理芯片在TFT-LCD中应用的特点是集成度较高,在一颗单芯片中集成了许多功能,而且,这也是电源管理芯片在该领域的发展趋势。对笔记本电脑而言,情况则有所不同,由于笔记本电脑的电源管理功能更为复杂,通常分为开关电源和线性电源两大类,一般CPU(中央处理器)的电源采用开关电源,而一些音频芯片、南北桥芯片则采用线性电源。
无论是TFT-LCD还是笔记本电脑,衡量其电源管理芯片的一个重要指标就是节能的效果。目前,LED(发光二极管)背光源是这个领域比较热门的话题,因为LED背光源无论在色彩表现方面,还是降低功耗方面都优于CCFL(冷阴极荧光灯管)。
飞虹积体电路股份有限公司成立于1987年,运算放大器、电源管理芯片和霍尔传感器是飞虹的三大产品线。飞虹拥有一支专业的技术团队,以运算放大器为例,飞虹只需用4个月时间就可以为客户提供客制化的产品,设计周期非常短。在电源管理方面,飞虹的产品也在向高端迈进。
对于所有开关电源,在次级必然要有一个整流输出的过程,传统的整流二极管导通压降较高,即使采用低压降的肖特基二极管,也会产生较大的压降,因此在低电压大电流的工作环境下其损耗相当惊人,这对于提高器件的转换效率是一个巨大的障碍。
飞虹的电源管理芯片采用了同步整流技术,该技术与通态电阻极低的专用功率MOSFET相结合,可以获得极小的电流损耗。在实际应用中,因为其压降等于电流与通态电阻的乘积,故小电流时,其压降和恒定压降的肖特基不同,电流越小压降越低,这个特性对于改善轻载效率十分有效。因此,与传统的整流方案相比,采用同步整流技术的器件虽然成本相对较高,但能够明显地提升系统的用电效率,在便携式产品中应用十分广泛,同时也为节能降耗作出贡献。当然,同步整流技术并不是新鲜事物,飞虹正致力于在其全系列电源管理产品领域都使用同步整流技术,以提升产品档次。
目前,的确有一部分SoC(片上系统)产品集成了电源管理功能,但出于保证效率的考虑,也只能集成一些简单的功能。从另一个层面来看,单独的电源管理芯片在专业性和高性能方面具有不可替代性,这也是飞虹决心放弃低端的电源管理产品而走高端路线的重要原因。
中国大陆对电源管理芯片的需求将持续增长,但企业之间的竞争也十分激烈。因此,飞虹在中国大陆将延续其一贯的竞争策略,在电源管理领域依托同步整流技术,利用技术创新来提升企业的效益,而不是用打价格战的方法去争取客户。

通嘉科技股份有限公司营销部协理张仕岦

“PC2S”策略服务中国大陆客户


节能是电子产品的发展方向。以美国的“能源之星”为例,该规范不仅对电子产品工作期间的用电效率作了规定,而且对待机期间的功耗也设定了最高功耗限值。根据国际能源机构的调查,在发达国家,家用电器待机期间的耗电占家庭总用电的3%%~11%%,因此,工作功耗的降低和待机功耗的降低都是电源管理芯片设计企业需要关注的内容。
对电子产品而言,显示器件是一个不可或缺的终端,无论是目前市场上看到的LCD(液晶显示屏)、PDP(等离子显示屏)、LED(发光二极管)和OLED(有机发光二极管)还是其他新型显示器件,电源管理芯片的市场空间都是非常大的。对于LCD,其背光源的选择也是业界关注的重点。目前,LED背光源的应用已经从小尺寸LCD向中尺寸和大尺寸LCD发展。如通常使用CCFL背光的笔记本电脑显示屏也开始引入LED背光产品,不过,大尺寸LCD也对电源管理芯片和背光LED的驱动电路提出了新的要求。
汽车电子也是通嘉科技重点关注的产品,其中,安全系统和行驶信息系统是比较热门的领域。无论是安全领域的安全气囊、倒车雷达、安全锁、胎压检测,还是信息领域的车载电脑、导航设备等,都需要配备合适的电源管理芯片。汽车电子要求电源管理芯片的电压误差低、响应速度快、工作频率高,同时,还要求有效地降低功耗。工作环境方面的要求也更为苛刻,以工作温度为例,普通消费类产品的工作温度范围是0℃到70℃,工业规格产品的工作温度范围是-20℃到85℃,而对汽车电子产品的电源管理器件而言,其工作温度范围是-40℃到125℃或-40℃到150℃。
另外,半导体照明也是电源管理器件施展拳脚的重要领域,目前该领域的主要问题是规范尚未明确,预计在两三年之后,该领域的市场将有大幅度的增长。
通嘉科技的电源管理产品主要是AC-DC和DC-DC转换器。在AC-DC领域,机顶盒、打印机和数码相框等是通嘉的主力产品;在DC-DC领域,主要面向便携式电子产品。无论在中国大陆还是台湾地区,通嘉科技都是第一家而且是唯一一家在AC-DC高压工艺领域拥有产品技术和量产经验的企业。与欧美企业相比,通嘉科技的优势则在于更加贴近消费市场。
在服务客户方面,通嘉科技奉行“PC2S”的策略,即产品(Product)、成本(Cost)、服务(Service)和供应链(SupplyChain)。通嘉致力于与客户进行充分的沟通,以获取客户对产品需求的信息;同时,通嘉也可以根据客户的特殊需求提供客制化产品。低成本当然是每一家企业的目标,但通嘉科技并不是单纯以低成本来吸引客户,而是利用自身的技术优势提高成本效益,为客户提供高性价比的产品。
通嘉科技不仅仅向客户提供集成电路产品,同时也提供技术服务和工程支持。电源管理芯片要得到良好的应用,不仅要求有优秀的设计企业,而且需要有先进的芯片代工厂、封装测试厂相配合,因此对供应链有较高的要求,通嘉科技植根于全球芯片代工的重镇——— 台湾,在供应链方面无疑也具有优势。

立锜科技股份有限公司相关负责人

未来着重研发高电压大电流产品


目前,电源管理芯片的热门应用领域主要是3C,即计算机、通信产品和消费电子产品。以计算机为例,人们的使用习惯将逐渐转向笔记本电脑,笔记本电脑需要通过轻载时的高效率表现来增加使用时间。通信类产品以手机及WLAN(无线局域网)为主,技术上需要特别考虑高PSRR(电源抑制比)的表现,以及降低噪声干扰和提升RF(射频)性能。显示面板则需要注意随着尺寸加大和电流的增加,电源管理产品在瞬间反应速度上也需要加快配合。
立锜产品应用遍布3C领域,目前以笔记本电脑、通信产品和显示面板为重点发展领域。立锜有多年在主机板PWM(脉冲宽度调制)上的设计研发经验,故在笔记本电脑上拥有能与欧美厂商抗衡的产品效果并拥有价格上的优势;立锜的通信类产品研发技术也受到国际大厂的认可,如英特尔等厂商已经成为立锜的技术研发伙伴;在显示面板领域,由于制造商多为亚洲厂商,因此立锜能利用地利之便贴近客户提供最有效的客制化服务。
随着SoC集成度的不断提高,很多产品处理器内部都集成了电源管理功能,SoC在便携式产品应用上有其发展空间。由于便携式产品整体设计越来越小,PCB(印制电路板)使用空间也受到压缩,因此整合了更多功能的SoC产品自然会受到欢迎。但目前因为受工艺制程的限制,SoC集成只能包含低电压低电流的需求,而立锜未来会着重研发高电压大电流的产品。
随着各种新应用的出现及产品性能的提升,市场对电源管理产品的要求越来越高,所以不断出现各种新的器件,新的电源器件设计公司也如雨后春笋般涌现,呈现出欣欣向荣的景象,竞争也越趋激烈。立锜科技秉持长久积累的研发能力和设计经验,持续为客户提供性价比合理的新产品和支持服务,并与客户一同成长。

亚瑟莱特科技股份有限公司资深经理王福基

电源解决方案契合用户需求


就电源管理芯片而言,亚瑟莱特重点关注三大领域的产品:平板电视的电源解决方案、网络通信产品(如机顶盒、路由器等)的电源解决方案、LED照明(主要是室内照明)的电源解决方案。我们之所以强调提供的是解决方案而不仅仅是电源管理芯片,是因为认识到客户需要的不仅是IC产品,而且要求器件与周边环境及实际应用相协调。亚瑟莱特不是单纯做IC,只要是涉及电源方面,都可以帮助客户进行整体规划。
节能是所有电子产品的发展趋势,这就要求用电产品的效率更高。比如由美国环保署(EPA)倡导的“能源之星”计划已经推行了十多年,另外,针对个人电脑的“80PLUS”能源效率认证计划要求,目前的电脑用电效率达到80%%以上,到明年,将要求达到85%%以上,而到2010年则将要求所有个人电脑的用电效率在90%%以上。亚瑟莱特的电源解决方案将为客户在节能方面提供帮助。
另外,电源管理也正在向PMU(电源管理单元)发展,将电源管理的各种功能集成到一个单芯片当中,但这也只是模拟芯片的集成,并不包括数字部分。可见,主芯片要将所有电源管理功能整合进去是不切实际的。
数字电源的应用,多数是在产品设计的初期,让产品能够快速地投入应用,比较适合一些客制化的产品,并不适合大规模量产。一方面,数字电源不会是纯数字电路,必定还会包括模拟部分,因此其价格一定比单纯的模拟电源高;另一方面,由于外在环境条件的影响,数字电源在精确度上还不能完全满足应用的需求。
目前,亚瑟莱特已经在中国大陆设立了销售和客服中心,由于亚瑟莱特的主导产品是电视机和网络通信产品的电源管理芯片,我们在中国大陆的发展策略是瞄准相关产业的主流整机厂商。另外,亚瑟莱特预计LED产品在中国大陆将得到快速的发展,因此在LED驱动电路方面也会加大产品推广的力度。

责任编辑:电子信息产业网
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