因應高整合與高效能需求 手機電源IC兩極化發展

手機電源晶片市場呈現兩極化競爭，一方面，由手機平台晶片大廠主導的電源管理單元(PMU)晶片持續壓縮低階分離式元件競爭空間，另一方面，由於2004 年之後強調多媒體功能的各式功能型手機興起，卻也帶動手機業者對於具有特殊功能的獨立電源元件的需求。兩種因素交互影響下，使得低階電源晶片毛利率急速下跌，國內外晶片廠商除了面臨利潤空間壓縮，更必須積極研發特殊功能與高效能產品，以維持市場地位。  

手機平台搭售PMU壓縮獨立元件空間  

PMU的優點在於整體占用面積較小，並可針對客戶進行客製化，對於希望減少晶片使用數量的手機業者，的確深具吸引力，另一方面卻也是不得不然，原因即在於 PMU被手機平台晶片業者視為平台的一部份，包括高通、德州儀器、英飛淩、飛思卡爾、NXP、ADI、聯發科、傑爾系統等手機平台大廠，都針對其手機基頻晶片組搭配了PMU。而美信積體、凌力爾特與理光(Ricoh)亦有高整合度PMU產品。  

一般而言，高整合度PMU轉換效率較差，但隨著技術改善，效率可維持在80%左右。而市場上PMU產品整合度愈來愈高，甚至已經不再只是電源管理晶片，而附加了USB介面、記憶卡介面控制器等功能。在手機薄型化趨勢持續發展下，PMU勢將成為手機電源管理晶片的主流。  

功能型手機帶動獨立元件需求  

然而，即使PMU具有高度整合的優勢，卻也無法完全取代分離式元件。雖然PMU是手機晶片組業者主宰的天下，且大多採取與基頻晶片組搭配出售的方式，但是分離式晶片可針對特定需求提供差異化功能，例如亮度特高的閃光燈等，因此仍有其生存空間。以LED驅動為例，即使PMU整合LED驅動器已是大勢所趨，但是PMU卻也無法整合所有的分離式晶片。  

以掀蓋式手機而言，主螢幕、彩色指示燈、閃光燈與背光模組都位於上蓋部分，而PMU卻位於本體部分，此時為了驅動上蓋的LED，採用分離式晶片以就近負載端是較好的作法。此外，較高的設計彈性與功能差異化，也是分離式晶片仍能保有市場的原因，因此分離式電源晶片市場並未萎縮，反而仍在成長。  

凌力爾特台灣區總經理簡博文(圖1)即指出，市面上各種PMU產品整合度不斷提升，納入多組DC/DC轉換器，但是在手機應用上，卻往往因為效率、溫度等因素，PMU提供的功能無法完全滿足手機系統設計上的需求，也因此手機業者常須另外選用充電器等晶片，特別在高階手機或強調特定功能的手機上，此種需求更為顯著。而在產品功能整合度方面，凌力爾特亦有整合型產品，也與手機平台業者合作在參考設計中加入凌力爾特之電源管理晶片，但是在策略上仍然以效率為首要考量因素，不願為了功能整合而犧牲效能。  

意法半導體大中華區無線產品事業部產品事業部經理張紹能則表示，由於手機核心晶片組大廠已針對其基頻晶片指定了搭配的電源晶片，手機業者大多依據手機平台的參考設計(圖2)來進行系統設計，因此在一般僅有基本功能的低階手機上，分離式電源晶片的發揮空間的確受到壓縮，使得針對手機應用市場的分離式電源晶片銷售難度日益增加。不過，在強調特定功能的手機，例如MP3手機或針對應用程式處理器的供電上，手機業者仍必須另外尋找電源解決方案，這也正是高效能分離式電源元件的發揮空間。  

應用程式處理器促使高效能電源IC成長  

由於多媒體手機大行其道，因此在手機平台晶片之外，手機業者使用其他業者提供的協同處理器或應用程式處理器的情況也將增加，此一潮流為專注於類比晶片的業者帶來機會。美國國家半導體可攜式設備電源管理部門亞太區產品市場經理羅振輝(圖3)指出，基頻晶片組廠商搭售的電源管理晶片不見得符合客戶需求，對於專注於類比晶片的業者仍有許多發揮空間。許多手機業者並未採用應用程式處理器搭售的電源管理晶片，反而自行選用效能較佳的產品。而意法半導體也瞄準此一商機，除了力推旗下Nomadik應用程式處理器，也針對應用程式處理器的供電推出電源管理晶片。  

張紹能認為，手機平台業者的強勢局面即將改觀，原因在於手機愈來愈強調特定功能，單獨一種手機平台並無法滿足所有功能，使得應用程式處理器的需求愈來愈高，因而有些手機業者會在手機平台原有架構上增加或更換電源晶片，使得平台業者搭售電源晶片的優勢逐漸淡化。  

此外，手機業者設計能力的提高也是原因之一，以往手機業者不敢隨意更動平台業者提供的參考設計，隨著技術能力逐漸提升，依據特殊需求更換元件的比例也逐漸增多。以台灣市場為例，德州儀器與亞德諾(ADI)的手機平台占有率高達八成以上，但預料此一局面可能逐漸鬆動。  

白光LED驅動晶片業者態度兩極  

在手機電源晶片中，白光LED驅動晶片值得關注，國內外類比晶片業者對此一市場也抱持兩極化的態度，一方面，有些業者將其視為無利可圖的殺戮戰場，但是另一面卻也有許多業者投入，並在效能上進行市場區隔。  

由於低階LED驅動晶片的技術層次並不算高，大多數類比晶片設計業者並不以其作為主要產品線。而在LCD背光應用中，亮度的均勻雖然是效能重點之一，但由於手機螢幕較小，對於亮度的均勻程度的要求相對比大尺寸螢幕的要求為低，因此分離式的LED驅動晶片市場將迅速萎縮，而與其他功能整合。此外，分離式 LED驅動晶片的利潤也較差，大多採取與其他晶片搭配出售的方式提供。  

在LED驅動晶片市場中，國際類比晶片大廠仍占有絕大部分市場，例如德州儀器、美國國家半導體、美信積體、Semtech、MPS、Advanced Analogic、邁瑞(Micrel)等。然而亞洲地區的類比晶片廠商正在崛起，並以較低價格以及逐漸提升的產品效能，開始侵蝕原本由國際大廠占有的市場，以台灣而言，主要有沛亨、立錡、致新等。  

此外，亦有日系大廠近期加入戰局，理光代理商東瑞電子技術行銷支援部經理林志全即指出，理光以往並不強調LED驅動晶片，但在2006年明顯提高LED驅動晶片產量，並同時推出分離式元件與整合型晶片也兼顧串聯式與並聯式產品線，目的即是希望囊括更多市場。  

高整合光源管理IC主攻LED驅動  

不可避免的，由於手機上使用的光源愈來愈多，使得白光LED驅動晶片也必須走向整合(圖4)。快捷半導體(Fairchild)超可攜式系統功率產品線總監Bruno Kranzen指出，隨著可攜式設備顯示器從黑白轉向全彩發展，市場對於高整合度和易於使用的LED背光解決方案的需求急劇增長。該公司的白光LED解決方案即特別強調能以小巧、易用的封裝，達成均勻亮度與亮度控制的需求，而且所需的外部元件數量極少。  

美國國家半導體則是著重於高整合度的「照明管理單元(Lighting Management Unit, LMU)」，羅振輝表示，將電源管理晶片與LMU分開的作法，可讓供電端更接近負載端，美國國家半導體則在高整合度的照明管理晶片擁有較高市占率，且在日本手機光源驅動晶片市場占有率過半。該公司串聯式與並聯式兼具，但以串聯式為主，目前有20種LMU產品，除了應用於手機，也被應用於MP3播放器、個人媒體播放器，以及藍芽耳機等。在效能上，則可依照環境亮度而調整LED亮度，並具備溫度感測器，可防止晶片工作溫度過熱。  

國際大廠加入價格戰  

近期值得注意的現象是國際大廠對於電源晶片降價態度趨於積極。在晶片價格方面，台灣業者慣以較低價格、但在功能上與國際大廠產品接近的同級產品方式切入市場，而國際大廠則大多以效能為主要訴求。然而近一年以來，LED驅動晶片市場競爭異常激烈，一向不願過度捲入價格戰的國際大廠，已明顯出現價格鬆動的趨勢。  

例如理光目前即強調「日系品質、本土價格」，明確宣示要壓縮利潤空間，以價制量，強調在分離式產品的價格已經與台灣業者產品相去不遠，而在PMU產品方面，又較美系產品低廉。  

意法半導體功率與類比元件產品市場經理郁正德則表示，該公司晶片品質與效能優於亞洲地區新興的類比晶片業者，但價格則與本土業者相當接近。原因在於大量製造而帶來的規模經濟效應，使得整體成本得以降低。  

郁正德指出，意法半導體的晶圓100%自製，後端封裝測試則有50～75%自製，由於投入時間較早，設備成本已攤提完畢，因此成本得以逐年降低，這是純粹晶片設計業者無法擁有的優勢。不過他也表示，意法半導體的策略是以創新研發來取代價格戰，並不以單一產品的殺價作為競爭手段。郁正德認為，電源晶片產品競爭重點除了效能與價格之外，供貨能力也是關鍵。  

簡博文則指出，價格問題要從解決方案成本(Solution Cost)的角度來看，而非只看材料清單成本(BoM Cost)，例如若採用可減少周邊元件數量的電源管理晶片，即有助於降低整體成本。不過，一向被業界認為價格較高的凌力爾特，目前在價格上的彈性也明顯增加。  

除了國際大廠價格鬆動，台灣業者也以每季降價的方式壓低價格，業者認為目前已接近價格底線。以白光LED驅動晶片而言，一般在新台幣6～7元，大訂單則可壓低至新台幣5元以下。  

相反地，美國國家半導體則依然強調高效能與高價值，不介入市場殺價戰，寧願放棄低價市場，例如低階低壓降(LDO)穩壓器與低階LED驅動器，而在策略採取在同樣價格的產品上持續增加功能與效能的作法。羅振輝表示，即使退出低階產品市場，該公司營業額仍持續成長，顯示高價值訴求仍有其利基。  

本土晶片廠提升技術並維持價差  

面對國外大廠降價，台灣業者目前與國外晶片業者仍維持20～30%的價差。除了產品價格較低，台灣業者針對國內市場也有交貨速度較快的優點，針對特定客戶需求而設計的客製化晶片開發速度也較快。以分離式電源晶片而言，從確定開始進行設計到樣品出貨，最快僅需兩個月。以往本土晶片設計業者比較容易受到質疑的品質問題，則已持續改善，與國際大廠之間的品質落差正逐漸縮小。  

但是低價訴求並非業者唯一競爭重點，在效能上，LED驅動晶片的亮度控制方式、轉換效率、低雜訊、封裝、電流穩定度，以及是否能減少周邊零件使用數量或使用較小的周邊零件，都是業者較勁重點。為了避免與手機基頻晶片彼此干擾，LED驅動晶片業者也必須了解客戶使用的基頻晶片頻率，避免使用同樣頻率而產生干擾。  

大廠加快對於市場需求的反應速度  

在激烈競爭下，也可發現國際大廠對於個別區域市場的需求反應速度持續加快。以理光為例，2006年起原廠派遣技術人員來台支援的頻率明顯提高，每個月都派員與代理商合作進行市場研究，並提供技術支援。而意法半導體MPA事業群則設置先期行銷(Advance Marketing)部門，在各國市場主動了解當地客戶需求，並針對特定需求開發新產品或客製化產品。  

此外，為了加快客製化產品提供速度，意法半導體也已在中國大陸與新加坡設置晶片設計中心，將設計資源逐漸由歐洲移出一部分至亞洲，以便貼近市場。凌力爾特從2005年起，對台灣市場的支援程度也明顯提升，除了增加產品價格的議價空間，業務與FAE團隊也逐步擴充，在企業形象營造與對外溝通的動作也更為積極。簡博文表示，由於產能充足，凌力爾特大量交貨能力無虞，從下單到出貨，最快只需四星期。  

新興業者持續投入戰局  

即使在國內外大廠激烈的殺價競爭下，事實上電源晶片的毛利率比起數位晶片仍相當高，因此此一市場也持續吸引新興者加入。以台灣的泰鋒國際為例，於2006 年7月成立，初期即推出LDO產品，下一階段將切入LED驅動晶片市場，推出串聯式產品，以轉換效率為訴求重點，瞄準LCD背光、按鍵背光，以及手機閃光燈應用。該公司副總經理姜慶鴻(圖5)指出，由於各家LED驅動晶片在效率上差異並不大，身為市場新進者，必須選擇與二線晶圓廠合作，以便壓低製造成本。  

FyreStorm則是成立僅四年、位於美國矽谷的另一家新興業者，目前主推適用於PDA手機、GPS、PMP等產品的高整合度電源晶片。其代理商益登科技業務一處業務經理王瑞璋(圖6)表示，價格仍是客戶最重要的考量，但是市場新進者除了以低價吸引客戶，更必須積極提供評估電路板，用產品的實際效能說服客戶，才有機會切入市場。此外，客戶通常會疑慮小公司是否有能力大量供貨，因此有大型客戶的採用實績，也能為新興業者加分。  

手機充電晶片後市看好  

在手機電源晶片產品中，充電晶片也是業者持續加碼的重要市場。由於手機充電器每年全球產值超過十億美元，是不可忽略的一環。而手機新功能不斷增加，需求的功率也愈來愈高，充電器逐漸由切換式充電器取代線性充電器，以解決發熱問題。另一方面，鋰電池需要精準的充電電壓與充電電流，容量也將持續增加，由於瓦數變大，並且要求縮短充電時間，但是充電器的體積與成本卻不容許增加，這些需求都成為業者較勁重點。  

以崇貿科技而言，即在近期積極發展手機電池充電晶片，該公司發展充電器晶片已有三年之久，核心技術為一次側控制(Primary-side Control)晶片。崇貿科技電源IC業務工程處副總經理藍建銅表示，針對電池充電所需的定電壓與定電流一般是由二次測電路作電壓電流偵測，但二次測的缺點即在於電路較多，崇貿即訴求一次側控制晶片可大幅間縮小充電器控制晶片尺寸，並減少外部零件的使用，使充電器體積可縮小30%。崇貿並且將耐電壓 600伏特的MOSFET整合進入充電器控制晶片，進一步縮小封裝與成本。沛亨半導體也表示，未來將進行充電控制晶片產品發展。  

(詳細圖表請見新通訊元件雜誌68期10月號)