遙控功能大增　智慧手機電源管理挑戰加劇

智慧型手機電源管理設計將越來越複雜。特別是智慧型手機大增各種遙控功能後，須時時被喚醒並接收使用者的控制指令，因此鋰電池電力損耗將更為快速。為解決此一問題，智慧型手機內部元件如微機電系統(MEMS)、感測器、微控制器(MCU)與電源管理晶片(PMIC)紛紛朝向更低功耗發展，其中，微控制器與電源管理IC更是智慧型手機實現遙控功能時，節省電力的關鍵。

智慧型手機耗電最大的元件為應用處理器。若智慧型手機做為遙控器使用時，可減少喚醒應用處理器的次數，對於延長電池壽命將有一定的助益，因此利用具備低功耗與高效能特性的微控制器做為手機遙控功能訊號處理核心，已成為智慧型手機增添遙控功能的設計趨勢。與此同時，電源管理IC則須有效管理智慧型手機各元件的用電，以及提供較佳的電源轉換效率，讓整體電力獲得有效運用。

高頻、高效率PMIC行情看漲

行動裝置變身為智慧遙控器後，由於具備視訊點播、遊戲互動等功能，勢必增加電池電力的消耗，因此對電源IC會產生包括高效率的電源轉換、高頻率、小封裝，以及供應中央處理器(CPU)高工作電壓的要求。

圖1　快捷高級技術經理羅勇進表示，手機化身智慧遙控器的新應用將為手機關鍵元件廠商2013年可期待的新商機。

快捷(Fairchild)高級技術經理羅勇進(圖1)表示，行動裝置功能不斷增加且處理器速度日益提升，尤其在手機搖身變為遙控器後，對電源管理IC更是帶來新的挑戰。首先電源管理晶片須面對延長電池使用時間的挑戰；其次，處理器及周邊運作狀態的快速改變，也帶來電源鏈波的挑戰；第三，行動裝置內建強大多工應用功能的眾多處理器、記憶體和周邊元件，因而帶來不同電壓等級和上電時序管理複雜性的難題；第四，提升電源管理晶片功率密度，滿足單位面積更大充放電電流需求的技術門檻；最後，由於功能增加，系統總電力的需求也跟著升溫，因此電源晶片管理效率得進一步提升。

因此，電源管理晶片須有更高的效率、更快的動態效能，以及更小的輸出鏈波，才能讓行動裝置做為智慧遙控器時，有效延長電池壽命。羅勇進指出，為解決上述挑戰，快捷新一代電源IC已導入獨有的多相交錯並聯結構，可適用於高頻率、低電壓高電流的應用設計，並能提升直流對直流(DC-DC)轉換器的可靠性和轉換效率，同時還能降低靜態功耗。

羅勇進並強調，在智慧型手機變身萬用遙控器的應用中，電源管理IC可提供系統需要的低電壓來降低功耗，或者根據系統運行狀態調整控制模式或輸出電壓，並針對已降低效能的電壓進行優化，以及通過減少輸出鏈波的方式降低系統功耗。

此外，要延長智慧型手機的電池壽命還可從兩方面著手，一是降低金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)的導通電阻，減輕導通損耗；另一方面則可減少MOSFET靜態電流以降低靜態損耗。

針對行動裝置導入遙控功能對電源管理IC帶來的新挑戰，快捷已著手開發創新的高效率、小占位空間且具高電流能力的電源產品。羅勇進強調，手機做為遙控輸出設備時，得時常保持在啟動遙控介面及電路的狀態，將對電池壽命造成一定的影響；而該公司開發的先進電源管理IC可優化行動裝置整體系統，可滿足手機遙控應用所需的電源管理要求。

事實上，未來行動裝置增添的功能只會持續增加而不會減少，因此電源管理IC會繼續朝向優化效率、提升功率、改善動態效能、低電壓輸出和高整合度方向發展。羅勇進認為，智慧行動裝置的功能與性能將不斷提升，電源管理IC必須滿足系統在尺寸、空間、效率、輸出電壓品質，以及動態特性等各個方面的要求。

滿足低功耗需求　微控制器卸載處理器工作負擔

除電源管理IC可優化系統耗電量外，微控制器亦有助降低手機遙控應用的電力消耗。隨著手機日益普及，以及物聯網和雲端技術成熟，行動裝置融入智慧遙控功能已成為必然的趨勢，因此，除了電源管理IC與其他關鍵元件設計須進一步調整外，微控制器也要與時並進。

圖2　恩智浦大中華區微控制器產品線暨應用市場總監金宇杰表示，手機加入遙控功能不僅可取代傳統遙控器，還能增加語音辨識與學習使用者習慣的特色。

恩智浦(NXP)大中華區微控制器產品線暨應用市場總監金宇杰(圖2)表示，手機增添遙控功能，整體功耗將是最重要的考量。由於微控制器可做為控制與運算核心，毋須占用處理器資源，因此可大幅減少手機電池功率消耗。此外，微控制器本身也須具備低功耗、小體積和高效能的特性，才能真正滿足行動裝置低耗電、輕薄外型設計的嚴苛要求，並進一步發揮手機的遙控功能。

針對手機導入遙控功能的設計要求，恩智浦以安謀國際(ARM)Cortex-M系列核心為基礎，發展出適用的微控制器。金宇杰指出，目前恩智浦已完備從Cortex-M0到M3、M4微控制器產品的整體規畫，對微控制器的架構、周邊配備、儲存及安謀國際核心進行高度整合、優化，使接腳與軟體方面易於相容及升級，藉以滿足手機遙控應用對微控制器高效能與低功耗的要求。

舉例而言，恩智浦LPC800具備簡單、易用的特性，且價格極具競爭優勢，因而被視為8位元微控制器的直接替代性產品。金宇杰強調，透過安謀國際新一代Cortex-M0+核心，LPC800可定位為8位元到32位元微控制器應用的連接橋樑，並在手機遙控應用上，提供具備一定效能，但極低功耗的產品優勢。

另一方面，智慧型手機要增添遙控器功能時，勢必導入更多的感測器，針對各種感測器的控制與資料運算，微控制器亦可分擔主理器的工作負擔，進一步降低系統功耗。近期，包括意法半導體(STMicroelectronics)、亞德諾(ADI)與飛思卡爾(Freescale)等業者力推的Sensor Hub，即為利用微控制器管理感測器，並簡化感測器與主處理器間溝通的新設計架構。

功耗為手機遙控器應用最大要求

手機化身遙控器時，系統功耗將是最重要的關鍵。金宇杰強調，手機遙控器的應用發展對於關鍵元件的要求，功率與成本是左右各家廠商微控制器解決方案的發展關鍵，此外，晶片尺寸與效率，皆是重要的考慮因素。

另一方面，在現今各家廠商紛紛採用安謀國際架構開發微控制器解決方案的同時，如何在手機遙控應用市場中脫穎而出，提供效能與省電兼備的微控制器，將是勝出的關鍵。

由於家庭自動化的發展日益蓬勃，消費者對智慧遙控器的需求也日益高漲，因而促使智慧型手機增添新的遙控功能。而為滿足智慧型手機導入遙控功能的發展趨勢，微控制器與電源管理IC開發商皆致力於低功耗發展，期符合手機遙控應用對功耗的終極要求。