可攜式電源管理的市場需求走向高效率、高可靠性、低成本，以及小尺寸，在在成為電源管理元件的一大挑戰。而隨著電源管理晶片的整合度提高、客製化產品的彈性越來越大，周邊元件的需求也將隨著減變少...
可攜式電源管理的市場需求走向高效率、高可靠性、低成本，以及小尺寸，在在成為電源管理元件的一大挑戰。而隨著電源管理晶片的整合度提高、客製化產品的彈性越來越大，周邊元件的需求也將隨著減變少，未來電源管理IC供應商的進入門檻勢必愈來愈高。
可攜式裝置的功能走向多元化，已是大勢所趨。小小一隻手機上除了基本的通訊功能之外，還必須同時具備照相機、數位攝影機、隨身聽、個人導航裝置、電視機等功能，集多功能於一身的結果，是耗電量愈來愈大，使得電源管理成為一大挑戰。為了因應可攜式產品的需求，目前電源IC走向提高效率、縮小體積，以及功能整合的方式發展；另一方面，可攜式燃料電池也可望在未來三年內成為商業化產品，並在國內形成完整的產業鏈。
目前在電源管理IC市場上的競爭程度明顯加劇，毛利率更是逐漸下降。在市場因素方面，目前電源管理IC的價格不斷下滑，庫存的變動也相當大，整體市場態勢的變化可謂相當劇烈。此外，近一年來市場上的競爭愈演愈烈，競爭品牌激增，價格似乎毫無底線地無量下跌，使得許多國外大廠索性退出低階產品市場。
而在功能面，LDO(線性穩壓器)則走向低耗電與防漣波的設計，DCDC則趨向於在單一IC中整合周邊元件與線路，成為複合式產品，並走向高頻化，逐漸被整合的元件，包括穩壓器(Regulator)、DCDC、LED驅動IC、充電IC、USB、Codec等，都有整合成為單一元件(Power Management Unit，PMU)，並以軟體加以控制的趨勢。至於下游業者採用何種元件，則通常視公司政策與產品定位而定。在低電壓的趨勢方面，目前元件的使用電壓已低至1.2V，所發生的問題即是LDO的效率變差，與DCDC產生較大的雜訊，而影響RF元件的運作。而相較之下PWM則有較好的效率。
目前提供完整電源管理解決方案的廠商包括美商亞德諾(ADI)、德儀(TI)、高通(Qualcomm)、NEC、Maxim、國家半導體(NS)、理光(Ricoh)、凌特(Linear Technology)等大廠主導發展。東瑞電子技術行銷支援部副理林志全表示，其中以Ricoh的產品發展進程來看，技術發展的大方向是走向低耗電、體積小、抗雜訊，以及盡量整合周邊元件。
以目前多媒體手機的應用模式來看，耗電量最大的狀態除了通話或傳輸資料時的RF消耗之外，還包括MP3播放，以及部分具備光學變焦手機的鏡頭馬達驅動耗電。在各種電源管理元件當中，目前最為看好的區塊則是手機面板背光LED及閃光燈使用的LED驅動IC，Ricoh也預計在今年下半年或明年推出產品。除此之外，在筆記型電腦上逐漸普遍的WebCam模組，也將帶動相關電源管理元件需求。
美商沛仕(Sipex)台灣區總經理江協龍(圖1)指出，該公司進入台灣市場已有七年，近一年來逐漸由單純的產品銷售轉為更積極地與國內製造商進行Design-In合作。江協龍指出，該公司在1999年正式進入可攜式電源管理領域，由於是市場的後進者，因此特別將發展重點鎖定在包括手機在內的可攜式產品電源管理IC，包括閃光燈驅動IC、LED驅動、降/升壓IC(DCDC)，以及LDO等。其中DCDC的效率在300mA時高達98%，為目前業界效率最高者。而目前基於照相手機需求飆高，LED閃光燈驅動IC更成為該公司的主力產品。
江協龍表示，目前手機上的相機功能仍以低解析度為主流，但是百萬畫素的高階照相手機則正處於高速成長，照相功能也逐漸要求與一般數位相機接近。此時在照相手機上配備LED閃光燈，即成為一大需求，預計在明年將高速成長。而手機閃光燈驅動IC的技術挑戰，即在於體積、EMI以及成本，目前包括Maxim、凌特等大廠皆有此類產品，Sipex的產品優勢則在於可提供700mA的電流，並且具有85%的效率，而體積只有3×3mm，並提供2.4Mhz的震盪頻率(圖2)。
凌特台灣區總經理簡博文則指出，該公司專注於高階類比IC，著重的不僅只是單獨產品的價格，更重視協助客戶降低整體解決方案的成本。舉例而言，凌特在設計方向朝向高度整合，即可協助客戶將電路加以簡化，並節省使用其他IC的成本，而在縮小IC尺寸與高度方面的努力，也有助於客戶縮小整體產品尺寸。此外，凌特並且擁有自己的晶圓廠與封測廠，相較於純粹的IC設計公司，也擁有製程上的優勢。
針對整合趨勢，TI高效能類比產品資深市場行銷工程師何信龍也指出，整合型的電源管理晶片PMU的基本概念與SoC相同，並且將成為未來電源管理晶片的趨勢。目前在可攜式的電源管理方面，有兩大設計重點即效率高與體積小，這也將成為電源管理晶片設計上的最大挑戰。從IC部分來看，PMU的設計除了電源轉換，另外也要涵蓋系統管理的部分，若需更進一步整合其他非電源的部分，對大部分廠商而言需要較長的學習曲線，而TI藉著過去針對不同應用的經驗累積，已具有完整解決方案與特有的製程技術來克服這些挑戰。
何信龍表示，一般電源管理在整合時會衍生在應用上失去彈性的問題，而TI目前有許多產品整合了I2C通訊界面，以及內建的暫存器(Register)，可透過軟體的方式來管理電源晶片，使電源管理晶片在高整合度下，仍然保有相當大的設計彈性。
國際整流器公司(IR)中國區總經理邢安飛也表示，IC製程是提升電源管理效率的關鍵，而IR也一向積極在製程上著手改善產品表現。例如FlipFET和FlipFY皆是針對可攜式應用開發的元件封裝技術。FlipFET是全球首次把最初用於CPU製造的BGA結構引入功率元件，把源和漏做在同一個表面上，元件的引線焊點就不再像SOIC或PLCC那樣分佈在外殼的兩側或四邊，而是在元件的下側排列成一片陣列式的焊球結構，使得電熱性能更為優良，也縮減了元件佔用電路板的面積，特別適合在小巧的便攜產品中使用。FlipKY則以肖特基二極體達成極小的安裝面積和優良的參數特性，並將封裝後元件的不良特性減低。
除了用盡各種方式「節流」之外，在電源的「開源」方面，燃料電池已被賦予重望。勝光科技行銷業務處高級專員蔡舒薇表示，以目前可攜式燃料電池的發展態勢看來，在2008年將可望進入量產，成為筆記型電腦的主要電力來源。至於手機使用的燃料電池，則因體積尚未縮小到手機大小，因此目前廠商(例如東芝與富士通)仍將其製作成手機充電座型態，若要取代手機電池，還需要一段更長的路。
蔡舒薇指出，目前鋰電池每年增加的電量大約為8%，仍遠遠趕不上可攜式產品耗電的增加速度。燃料電池則可在數年內成為筆記型電腦的主電源，並與鋰電池並存，成為雙電源架構，如開機時的瞬間用電高峰使用鋰電池，而在一般運作時則由燃料電池供電，如此一來，可讓筆記型電腦達到24小時免插電運作的境界。
該公司目前專注於提供直接甲醇燃料電池(DMFC)的解決方案，並不自行生產燃料電池，而是與印刷電路板業者、電池業者以及筆記型電腦業者密切配合，進行產業鏈的串連，預期將在今年內完成國內的直接甲醇燃料電池產業鏈，並在2007年左右帶動先期市場。