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內 容:
<P> 雖然電源管理IC不像CPU、GPU那樣吸睛,但它屬于一個相對穩定的市場,如果能在這一領域深耕,那也能培育自己的“一畝三分地”。畢竟,電源管理IC不可或缺。據預測,電源IC市場規模到2023年將增長至227億美元,2018~2023年期間的復合年增長率(CAGR)將達4.6%。而一方面隨著自身在提升集成度、模塊化、數字化不斷進階,另一方面新型應用拉升對GaN、SiC等材料需求,為電源管理IC發展注入全新動力。</P> <P align=center><IMG border=0 src="/uploadfile/newspic/20190216110548835.jpg"></P> <P> <STRONG>應用之變</STRONG></P> <P> 對于電源管理IC來說,無論針對傳統還是新興應用,“進化”是一直以來的訴求。</P> <P> 德州儀器副總裁兼降壓開關電源產品業務部總經理MarkGary認為,偏消費類的產品如筆記本、手機及可穿戴產品,對電源管理IC的要求在于尺寸更小、功率更大,以適應小型化和快充的需求。而在數據中心及工業4.0領域,對電源管理IC提出大功率需求,則需要更高的效率和更優的EMI表現。</P> <P> MarkGary舉例說,以服務器應用為例,如需實現云計算,則要求服務器處理能力更強,如何在固定空間情況下實現更大的功率,從幾千瓦到30kW等等,這是電源管理IC所需要應對的。</P> <P> ADI電源產品中國區市場總監梁再信分析說,工業4.0的電源管理IC著重靈活度、效率、低EMI、安全性、可靠性等等;在自動駕駛汽車領域,關鍵平臺主要有激光雷達、毫米波雷達等,對噪聲和安全性要求很高;而在通信領域,針對即將到來的5G變革,最大的挑戰就是如何提高電源轉換效率。</P> <P> 而從市場需求來看,有分析稱通信市場讓將占據最主要的市場份額,即將到來的5G大規模布局,將進一步提升通信領域電源管理芯片需求。于此同時,汽車電氣化以及工業4.0升級,也將成為電源管理芯片的助推劑。相對而言,消費類及計算方面應用需求有所降低。</P> <P> <STRONG>模塊“快進”</STRONG></P> <P> 電源管理IC的集成化、模塊化、智能化一直是前進的動力,而模塊化在內外因的相互作用下正在興起。</P> <P> MarkGary提及,電源模塊發展有兩大驅動因素,一是新工藝的導入,通過將被動元器件如電感、電容、電阻等集成,使得尺寸趨小的同時將功率提升;二是封裝的改進和創新,4-5年前很多封裝工藝采用打線的技術,而現在則采用倒裝技術,從而使得功率密度更高、EMI進一步改善。</P> <P> 這不僅賦予電源模塊抗EMI性好、功率密度高、更可靠等特點,MarkGary還指出,電源模塊不僅整體尺寸變小,同時外圍要求也更簡單,不需更多的被動元器件,BOM的數量變少。此外,對于工程師來說產品開發會更便利,將加快上市進程。</P> <P> 而此前模塊因成本偏高而市場化推進受阻的障礙也在進一步消除。“隨著工藝和技術的發展,電源模塊與分立器件的價差已縮小,四五年前電源模塊價格是分立器件的4-5倍,現在則是1.8-1.9倍。從性價比來看,工程師認為采用電源模塊開發更方便,同時外圍器件減少也可進一步降低成本,因而市場潛力可期。”MarkGary十分看法電源模塊的發展,“在測試測量、醫療儀器、工業自動等需要小體積、EMI優勢的應用,均可采用電源模塊。”</P> <P> 而TI最新推出的電源模塊LMZM33606可謂因時而生。MarkGary介紹其優勢時說,一是EMI特性優良,因模塊已集成電容,可將電流環路做到更小,從而滿足眾多EMI標準。二是功率密度更高。三是WEBENCH使設計變得簡單,WEBENCH支持在線設計,只需將輸入輸出參數放到WEBENCH里,就可算出所需的電容和電阻。</P> <P> <STRONG>GaN批量</STRONG></P> <P> 在電源管理IC市場,傳統“硅”材料遇到的極限在于在現有尺寸規格下,無法在所需的頻率下輸出更高的功率。而在諸如5G、數據中心等應用中,功率都是一個至關重要的因素。在此情形下,可在尺寸和能耗減半的條件下輸送同等的功率的氮化鎵(GaN)應運而生。</P> <P> TI高壓電源應用產品業務部氮化鎵(GaN)功率器件產品線經理SteveTom介紹,頻率提高使體積減小是GaN顯著的優點,因這可顯著地減小變壓器、電感和電容的體積。在傳統的電壓器設計中,600V輸入一般只有100kHz頻率,變壓器體積會非常大,整體重量也大于650g。而TI的GaN產品頻率高達1MHz,是傳統頻率的10倍,因而理論上可將電感、電容的尺寸縮小10倍。</P> <P> 雖然GaN相比硅成本較高,但從三個方面來看,市場接受度在提高。SteveTom分析說,一是隨著整個市場的成熟,越來越多的客戶在使用,GaN的整體價格趨勢走低;二是GaN相對傳統硅的頻率可以跑到1MHz,外圍的電感和電容尺寸可以變得更小,這也意味著更便宜,因而從整體系統來看價格越來越可以接受;三是新的工藝和封裝技術,使得成本也在趨低。相比另一新秀SiC(碳化硅),GaN可以跑到1MHz,SiC頻率只能達幾百kHz,對于大功率應用GaN會更簡單、成本更低。</P> <P> SteveTom也提到:“GaN產品將率先在一些工業和新能源的大功率應用中大量使用之后,價格往下走的趨勢會延伸到消費級市場。”</P> <P> 而對于GaN的可靠性問題,SteveTom特意表示,TI在最新推出的支持高達10kW應用的新型即用型600V氮化鎵GaNLMG341x上,已做了2000萬小時的充分的可靠性測試,包括高低溫測試、過流測試等,因而,可靠性成為強有力的保障。此外,該GaN器件可將功率密度提高一倍,并將損耗降低80%,不僅實現了更小、更有效的方案,并可進一步簡化設計。</P> <P> “我們確信GaN工藝、技術和產品已具備批量化生產的條件。”SteveTom對此充滿信心。目前TI官網不僅提供參考設計,還提供PCB布局、技術文檔和開發工具等。除全新上線WEBENCH工具之外,TI還與《電源設計基礎》的原版作者合作,將其翻譯成中文,讓客戶能學習到更多的電源知識,更方便地選型和設計,從而加快產品上市進程。SteveTom最后強調,在GaN產品方面,TI將持續投入,未來產品會在集成度和過壓過流保護方面不斷提升,開發也將更簡便。</P>
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