平台化設計理念風行　電源管理晶片夾縫求生

為了迎合消費市場變化快速的流行趨勢，手機製造商以核心晶片原廠所提供的參考平台設計為基礎，加上小幅客製化修改，藉此壓縮設計時程的作法已行之有年。 然而，在核心晶片組供應商所提供的平台日益接近統包方案的趨勢下，一方面造成市面上流通的手機款式功能相似度越來越高，另一方面也使得以往因客製化設計而出現的特殊電源管理方案需求受到擠壓。面對核心晶片組供應商的步步進逼，相關類比晶片供應商也各自有其因應之道。  

核心/系統電源商機有限　供應商轉進周邊趨勢確立  

在手機晶片市場上，核心晶片組供應商如高通(Qualcomm)、ST-Ericsson、聯發科等公司，除了提供各式基頻(Baseband)處理器與應用處理器之外，連帶搭售電源管理晶片和其他周邊零組件的作法，均已行之有年，且多功整合的趨勢不僅發生在處理器領域，類比領域的電源管理晶片也不斷朝向高整合度發展。  

例如在某些低階平台上，各家晶片組供應商所搭售的電源管理方案，除扮演核心電源供應者的角色外，同時也整合了發光二極體(LED)背光驅動器、鋰電池充電器、音訊放大器等不同功能。因此，這類由核心晶片組供應商所提供的電源管理晶片，有時又被稱為類比基頻(Analog Baseband)。  

圖1　奧地利微電子應用工程經理湯治邦表示，客製化的電源管理晶片在手機市場上始終有一定的支持族群。

不管是對純類比方案供應商如奧地利微電子(austriamicrosystems)、美國國家半導體(NS)、凌力爾特(Linear Technology)或德州儀器(TI)的類比事業群而言，面對類比基頻晶片功能日益完整的情況下，在類比基頻的勢力涵蓋範圍之外找出新的商機，遂成為各家供應商的生存之道。  

從近年來類比廠商所發表的解決方案高度集中在鋰電池充電器晶片、音訊/電源管理二合一晶片的現象，便可看出這些周邊電源管理目前還有許多類比基頻無法妥善滿足的需求存在。奧地利微電子應用工程經理湯治邦(圖1)便指出，面對來勢洶洶的類比基頻攻勢，純類比解決方案的供應商必須緊緊抓住自身的利基，才有可能在高度競爭的市場上存活。  

例如有些類比基頻雖然也提供鋰電池充電管理功能，但由於製程技術的關係，這些整合式方案所能提供的保護功能，多半難以和內建保護電路的獨立解決方案相提並論。充電器晶片遂成為目前各家手機電源管理供應商的兵家必爭之地。  

台系類比晶片供應商茂達電子也認為，對手機電源管理供應商而言，手機內建的充電器晶片、音訊放大器與相機模組的LED驅動晶片，才是日後的金礦所在，至於核心電源部分，即便成功打入核心晶片組供應商的平台，其實也沒有太多令人興奮的機會。  

圖2　茂達電子行銷處副理陳春全認為，隨著智慧型手機平價化趨勢發展，成本導向的ASIC整合已是勢在必行。

茂達電子行銷處副理陳春全(圖2)指出，以茂達電子本身的產品布局來看，雖然該公司在高通、英飛凌(Infineon)、聯發科等手機晶片組平台的核心電源方案部分皆有布局，更是聯發科平台的主要核心電源方案供應商之一，但手機核心電源之外的周邊電源，才是有發展潛力之處。  

畢竟核心電源的規格主導權在晶片組供應商手上，而且只要規格一開放，能夠滿足規格需求的供應商都可以切入這個市場，其競爭壓力也就不言可喻了。  

高整合度非票房保證ASIC/ASSP大戰開打  

雖然就手機應用而言，高度整合的解決方案仍是市場寵兒，然供應商所推出的方案整合度越高，若不是在效能方面必須做出妥協，就是其針對單一設計應用需求的情況越是明顯。因此，並非每一家供應商在經營電源管理晶片產品線時，都選擇這樣的策略。  

簡言之，目前電源管理晶片市場上的供應商可以分為兩大類，其中一類是以為客戶提供客製化解決方案為主力業務的特定應用積體電路(ASIC)供應商，另一類則是以標準元件打天下的供應商。前者以奧地利微電子、茂達等供應商為代表，後者則以凌力爾特和德州儀器為典型。  

ASIC陣營訴求成本最佳化  

湯治邦指出，奧地利微電子長期以來經營可攜式裝置電源管理晶片市場的策略，就是以提供ASIC解決方案為主力。不管是在智慧型手機或可攜式媒體播放器等領域，都有長期配合的客戶群。因為電源管理方案如果不是依照客戶的實際需求進行整合，供應商所提供的方案往往會在客戶端遇到阻力。

舉例來說，目前市場上有不少供應商提供整合了電源管理與音訊放大器兩種功能的高整合度方案，但從用戶的立場來看，由於每一款可攜式產品對音訊放大器輸出功率高低、輸出通道數、是否支援耳機輸出等規格的要求都不同，如果只提供標準產品，不一定能100%滿足用戶所有的音訊設計需求。因此，當奧地利微電子在開發這類高整合度解決方案時，均依照客戶的指定規格進行設計。  

不可否認的是，高度客製化的設計方式，將使電源管理元件的應用範圍受到局限。為了克服這項難題，奧地利微電子在進行產品開發時，都會將I2C介面整合在晶片設計中，並保留些許設計彈性，以方便客戶可以利用一款電源管理方案實現多款應用設計。  

這種結合可編程概念的電源管理ASIC，目前已成為業界的主流。有些電源管理晶片供應商甚至還進一步結合可組態的架構設計，以及微控制器(MCU)市場上已行之有年的一次性可編程(OTP)概念，讓高整合度電源管理晶片的適用範圍進一步 擴大。  

陳春全也表示，茂達電子旗下的手機電源管理晶片產品線，除了幾款周邊電源是以標準產品的方式供應外，其實還包含許多為特定客戶設計的手機電源管理ASIC。因為對手機製造商而言，如果要實現系統成本最佳化，採用客製化方案往往是最佳 選擇。  

特別是在智慧型手機也要朝向平價化發展的今日，如果某一款智慧型手機定位在中階市場，其物料清單(BOM)成本往往已不允許製造商使用分離式標準元件來組成其電源管理系統。事實上，台灣幾家手機品牌客戶在開發平價智慧型手機時，已開始採用定製電源管理晶片來撙節硬體成本。  

ASSP陣營主打快速交貨/高性能優勢  

圖3　德州儀器高效能類比市場行銷經理何信龍指出，以標準產品實作電源管理設計有其上市時程的優勢。

相較於部分類比元件供應商以ASIC策略進軍手機電源管理市場，德州儀器高效能類比市場行銷經理何信龍(圖3)認為，市場上還是有標準元件的生存空間。  

何信龍認為，目前在手機電源管理市場上，的確有不少用戶採用ASIC方案進行產品設計，但採用ASIC和加速產品上市時程的目標其實是互相牴觸的，因為ASIC從設計開發到投片生產，至少要耗費數月時間。  

因此，除非一款手機規格還在草擬階段時，系統所需的電源方案規格就已經底定，否則類比方案供應商往往來不及趕在手機量產前交付元件。然而，手機製造商通常不會在產品開發的早期階段，就能預知系統的電源規格需求，因此還是必須採用在類比基頻外搭配獨立元件的方式來進行產品開發。因此，何信龍對於深度客製化的ASIC方案能否成為市場主流，態度相當保守。畢竟ASIC方案有一定的時間跟資金門檻，不是每款手機設計專案都能適用這種開發時程長達數月的解決方案。  

圖4　凌力爾特電源產品事業部產品行銷總監Tony Armstrong認為，深度客製化的高整合電源管理方案不見得總是最佳解決方案。

凌力爾特電源產品事業部產品行銷總監Tony Armstrong(圖4)則認為，對手機製造商而言，以一顆超高整合度的電源管理晶片來解決所有系統電源需求，固然是最理想的狀況。但現實與理想總有落差，高整合度的方案不是在性能上必須有所妥協，就是因為必須深度客製化而延長元件交期。一般說來，一款電源管理晶片從概念到實際晶片投產，須耗費半年時間。  

因此，Armstrong認為，適度地整合某些重要的基本功能，並以標準產品的型態供貨，是比較適當的策略。但所謂戲法人人會變，所有電源管理晶片供應商都了解手機電源管理的基本需求，因此若不挑戰技術難度較高的整合設計，或是提供不因整合而在效能方面做出妥協的優秀產品，依循這種整合思惟所開發的晶片很容易就會失去特殊優勢。  

智慧型手機當道　整合式PMIC分眾發展  

圖5　美國國家半導體亞太區電源管理產品市場部經理鐘建鵬認為，電源管理晶片分眾化的趨勢已經確立。

值得注意的是，由於智慧型手機大行其道，因此手機系統的架構已經從以往以基頻處理器為重心，逐漸演變成基頻與應用處理器兼備的雙處理器架構，此一趨勢也牽動電源管理晶片供應商調整布局。  

美國國家半導體亞太區電源管理產品市場部經理鐘建鵬(圖5)指出，目前整合型的電源管理晶片已隱然形成兩大流派，一派是以基頻供電為中心而進行的整合，另一派則是以為多媒體處理器為中心而進行整合設計的電源管理晶片。但這兩類電源管理晶片基本上日後發展的趨勢走向是大同小異的，例如更精巧的封裝尺寸、整合線性充電器、降壓轉換器、線性穩壓器等等。  

不過，近來客戶希望電源管理方案能整合LED管理、電池電量檢測、音訊子系統等功能的呼聲漸高。目前美國國家半導體在LED管理方面的整合布局較為齊全，因為LED在手機系統中最主要的任務，是扮演手機螢幕背光源的角色。眾所皆知的是，手機螢幕是目前整個手機系統中耗電量最大的零組件，且由於智慧型手機的螢幕尺寸普遍較大，因此功耗問題更為顯著。這也驅使客戶特別重視LED驅動/管理的方案的效率，希望能藉由壓低螢幕功耗的方式以顯著提升系統的電池壽命。因此，當美國國家半導體進行產品規畫時，優先選擇將LED管理功能整合到電源管理晶片中。  

至於在電源管理晶片整合音訊功能的方面，目前以歐勝(Wolfson)對此布局最力。歐勝電源管理產品線經理Jess Brown表示，歐勝在手機電源管理市場上的產品布局，可以分成獨立電源管理與音訊電源管理兩大領域，後者是以結合應用處理器電源管理和音訊子系統為主要訴求。隨著智慧型手機多功整合的需求持續演進，市場對高整合度方案的需求也將跟著水漲船高。  

然而，電源管理晶片的整合必須要有一個明確的重心與設計目標。例如在獨立電源管理領域，供應商之間彼此較勁的重點在於以不降低電源效率為目標進行整合設計；而在音訊電源管理領域，客戶則更看重方案的音質表現。  

但不可否認的是，這類電源管理晶片的開發，除必須時時掌握應用處理器供應商的產品規格演進動態外，也必須格外留心聆聽客戶的意見回饋，才能確保客戶對產品的接受度。  

UCS倡議有助電源/通訊介面整合趨勢  

圖6　快捷半導體電源管理產品行銷經理Wayne Seto相當看好整合USB介面的電源管理晶片，將隨著UCS倡議而在市場上抬頭。

2009年全球行動通訊大會上，全球行動通訊協會(GSMA)與各主要手機製造商攜手推動充電介面標準化，以減少外接充電器的浪費，亦將對手機電源管理晶片市場帶來一定程度的影響。根據GSMA所提出的通用充電解決方案(Universal Charging Solution)倡議，日後在歐盟地區銷售的手機，將統一以MicroUSB做為充電介面。  

何信龍認為，此舉將使通用序列匯流排(USB)介面在手機應用中的地位更形鞏固，且對電源管理晶片或充電器晶片而言，USB支援將不再是選項，而是必備功能。因此，日後的電源管理晶片或獨立充電器晶片可能都須經過USB-IF的認證。快捷(Fairchild)電源管理產品行銷經理Wayne Seto(圖6)亦認為，UCS的出現，將使得電源管理晶片和USB介面結合的趨勢進一步普及化。  

Seto指出，這類結合電源管理和通訊介面功能的解決方案，其實在市場上已存在相當長的一段時間，但由於以往中低階手機不見得須要內建USB介面，因此這類整合型方案的應用市場始終局限在高階市場上。  

但在UCS實行後，由於任何手機均須透過MicroUSB介面來充電，因此可望帶動USB走出高階智慧型手機的局限，在手機市場上全面普及，且由於其目的在於替手機系統供電/充電，因此與電源管理介面整合成單晶片，以降低系統成本，遂成為相當合理的作法。  

惟不可否認的是，目前各家手機電源管理供應商多半都已能提供這類整合型方案，因此也有不少業界人士認為，UCS倡議對手機電源管理晶片的規格發展不致於造成太大的影響，頂多視為協助市場普及的動力。  

電源管理供應商各顯神通　手機製造商選擇多元  

由於手機電源管理市場上供應商眾多，各公司為了創造產品差異化，莫不使出渾身解數以贏得客戶青睞。  

從客製化ASIC到各種高效能獨立解決方案，各式各樣的電源管理架構均有供應商提供支援，也使手機等可攜式裝置製造商一方面可以仰賴核心晶片組供應商所提供的配套方案來滿足基本電源管理需求，又不必擔心自家的獨特創意找不到額外的電源管理元件來實現。市場競爭所帶來的良性效益，在手機電源管理市場展露無遺。但對於供應商而言，如何敏銳地掌握市場的脈動，以成為和確保技術領先同樣重要的生存法寶。