電源管理成決定未來便攜式電子產品的關鍵

    便攜式電子產品很多新功能都依賴于日趨復雜精密的混合信號IC，同時電源管理功能也越來越重要，它可使產品在功耗許可范圍內提供豐富的消費者體驗。不管什么樣的設備都需要電源管理：電池本身需要充電和控制，要采用適當的線性或者開關電壓調節器產生和調節各電路所要求的電壓，且必須達到一定的精度。

    今天的混合信號和電源管理功能在任何系統中都代表相當一部分復雜性并占用一定功耗，相對而言這是個比較新鮮的現象。例如三四年前手機的CPU在工作狀態下可能消耗250mW，而手機音頻部分僅用25mW，但隨著數字電路采用90納米甚至更小的工藝，CPU的功效得到了提高，其功耗目前已與音頻子系統相差無幾，甚至還低于后者。

    在這種情況下，為了降低成本、尺寸尤其是功耗，制造商主要是打模擬和混合信號的主意。過去開發人員針對這類挑戰采取了比較直接的方法，即把游離在外的功能集成到SoC之中。至少對于數字功能，如果僅從減少外部連接的效果來看，這樣做通常會立竿見影，而且還可以降低裝配成本和提高可靠性，尺寸也隨之縮小。

    但就音頻與電源管理來說，有充分理由認為另一種策略更好，而不是將其添加到數字SoC中，這種方法就是把它們集成到一個單獨的配套芯片之中，位于SoC的旁邊。下面我們來看看原因。

    把模擬(及混合信號)電路增加到數字器件中通常是一個棘手的問題，雖然有精確的數學模型，但噪聲、諧波失真和功效等特性卻難以通過模擬進行預測。模擬設計總是一個折衷過程，因此一項設計通常要求進行反復的微調。

    SoC開發人員非常討厭這種方式，不只是因為僅僅為了微調音頻電路而重新設計一個65納米器件成本極其高昂，更重要的是項目拖延所造成的機會成本，這在消費電子產品壽命有時以周來計算的環境中，拖延的后果將是災難性的。而所有這些風險，換來的好處只是成本略有下降而已。

    相比之下，把電源與音頻結合在一起從開發角度來看非常可取，它允許反復設計以求得成本、功耗及音頻質量之間的最佳平衡。而且混合信號開發人員非常習慣于在一個芯片上平衡數字和模擬需要，這些功能非常適合集成起來。把電源與音頻集成在一起也大大增強了開發人員提供“非折衷音頻”的能力，因為它更支持重復微調設計方式，更容易滿足音頻系統對性能良好的穩定高質量電源的需求。

    總體來看，集成系統可以保證音頻子系統質量定性指標，以及功耗等定量指標。這種能力目前在消費市場中非常關鍵，因為設備與模擬真實世界的接口質量對于用戶體驗的影響程度甚至可與核心處理器處理數據的能力相當。

    那么如果未來電源與音頻集成會導致什么樣的產品出現，決定這些產品能否成功的要素又會是什么呢？一個關鍵因素可能是制造商要有提供較少外部元件的集成解決方案的能力，它將滿足空間緊張產品對于微型化的要求，同時不會在性能上打折扣，尤其是在音頻信號上。而產品將因此需要有更豐富的特點——集成的降壓與升壓DC/DC轉換器、LDO、電池充電器，以及電源管理/控制電路。

   因此半導體集成的下一步可能不會是SoC能力的擴充，相反，重任將落在混合信號廠商身上，這些廠商擁有所需要的混合信號系統設計技術，而且知道如何更好地使用成本得到優化的工藝技術。模擬與電源管理電路尤其是與音頻系統之間的集成度不斷提高，將是提供更高層次用戶體驗質量的最有效手段，也是未來降低成本和簡化設計的重要手段。