電源管理成決定未來(lái)便攜式電子產(chǎn)品的關(guān)鍵

    便攜式電子產(chǎn)品很多新功能都依賴于日趨復(fù)雜精密的混合信號(hào)IC，同時(shí)電源管理功能也越來(lái)越重要，它可使產(chǎn)品在功耗許可范圍內(nèi)提供豐富的消費(fèi)者體驗(yàn)。不管什么樣的設(shè)備都需要電源管理：電池本身需要充電和控制，要采用適當(dāng)?shù)木�性或者開(kāi)關(guān)電壓調(diào)節(jié)器產(chǎn)生和調(diào)節(jié)各電路所要求的電壓，且必須達(dá)到一定的精度。

    今天的混合信號(hào)和電源管理功能在任何系統(tǒng)中都代表相當(dāng)一部分復(fù)雜性并占用一定功耗，相對(duì)而言這是個(gè)比較新鮮的現(xiàn)象。例如三四年前手機(jī)的CPU在工作狀態(tài)下可能消耗250mW，而手機(jī)音頻部分僅用25mW，但隨著數(shù)字電路采用90納米甚至更小的工藝，CPU的功效得到了提高，其功耗目前已與音頻子系統(tǒng)相差無(wú)幾，甚至還低于后者。

    在這種情況下，為了降低成本、尺寸尤其是功耗，制造商主要是打模擬和混合信號(hào)的主意。過(guò)去開(kāi)發(fā)人員針對(duì)這類挑戰(zhàn)采取了比較直接的方法，即把游離在外的功能集成到SoC之中。至少對(duì)于數(shù)字功能，如果僅從減少外部連接的效果來(lái)看，這樣做通常會(huì)立竿見(jiàn)影，而且還可以降低裝配成本和提高可靠性，尺寸也隨之縮小。

    但就音頻與電源管理來(lái)說(shuō)，有充分理由認(rèn)為另一種策略更好，而不是將其添加到數(shù)字SoC中，這種方法就是把它們集成到一個(gè)單獨(dú)的配套芯片之中，位于SoC的旁邊。下面我們來(lái)看看原因。

    把模擬(及混合信號(hào))電路增加到數(shù)字器件中通常是一個(gè)棘手的問(wèn)題，雖然有精確的數(shù)學(xué)模型，但噪聲、諧波失真和功效等特性卻難以通過(guò)模擬進(jìn)行預(yù)測(cè)。模擬設(shè)計(jì)總是一個(gè)折衷過(guò)程，因此一項(xiàng)設(shè)計(jì)通常要求進(jìn)行反復(fù)的微調(diào)。

    SoC開(kāi)發(fā)人員非常討厭這種方式，不只是因?yàn)閮H僅為了微調(diào)音頻電路而重新設(shè)計(jì)一個(gè)65納米器件成本極其高昂，更重要的是項(xiàng)目拖延所造成的機(jī)會(huì)成本，這在消費(fèi)電子產(chǎn)品壽命有時(shí)以周來(lái)計(jì)算的環(huán)境中，拖延的后果將是災(zāi)難性的。而所有這些風(fēng)險(xiǎn)，換來(lái)的好處只是成本略有下降而已。

    相比之下，把電源與音頻結(jié)合在一起從開(kāi)發(fā)角度來(lái)看非常可取，它允許反復(fù)設(shè)計(jì)以求得成本、功耗及音頻質(zhì)量之間的最佳平衡。而且混合信號(hào)開(kāi)發(fā)人員非常習(xí)慣于在一個(gè)芯片上平衡數(shù)字和模擬需要，這些功能非常適合集成起來(lái)。把電源與音頻集成在一起也大大增強(qiáng)了開(kāi)發(fā)人員提供“非折衷音頻”的能力，因?yàn)樗�更支持重�?fù)微調(diào)設(shè)計(jì)方式，更容易滿足音頻系統(tǒng)對(duì)性能良好的穩(wěn)定高質(zhì)量電源的需求。

    總體來(lái)看，集成系統(tǒng)可以保證音頻子系統(tǒng)質(zhì)量定性指標(biāo)，以及功耗等定量指標(biāo)。這種能力目前在消費(fèi)市場(chǎng)中非常關(guān)鍵，因?yàn)樵O(shè)備與模擬真實(shí)世界的接口質(zhì)量對(duì)于用戶體驗(yàn)的影響程度甚至可與核心處理器處理數(shù)據(jù)的能力相當(dāng)。

    那么如果未來(lái)電源與音頻集成會(huì)導(dǎo)致什么樣的產(chǎn)品出現(xiàn)，決定這些產(chǎn)品能否成功的要素又會(huì)是什么呢？一個(gè)關(guān)鍵因素可能是制造商要有提供較少外部元件的集成解決方案的能力，它將滿足空間緊張產(chǎn)品對(duì)于微型化的要求，同時(shí)不會(huì)在性能上打折扣，尤其是在音頻信號(hào)上。而產(chǎn)品將因此需要有更豐富的特點(diǎn)——集成的降壓與升壓DC/DC轉(zhuǎn)換器、LDO、電池充電器，以及電源管理/控制電路。

   因此半導(dǎo)體集成的下一步可能不會(huì)是SoC能力的擴(kuò)充，相反，重任將落在混合信號(hào)廠商身上，這些廠商擁有所需要的混合信號(hào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)，而且知道如何更好地使用成本得到優(yōu)化的工藝技術(shù)。模擬與電源管理電路尤其是與音頻系統(tǒng)之間的集成度不斷提高，將是提供更高層次用戶體驗(yàn)質(zhì)量的最有效手段，也是未來(lái)降低成本和簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)的重要手段。