电池续航力不够？让我们一起创新PMIC设计技术吧！

　　随着入门与高阶智慧型手机问市，消费者的选择更为多元，再加上平板电脑尺寸变小且售价降低，更刺激全球市场销售纪录迭创新高；2013年无疑将是行动运算市场重要的里程碑。同时，消费者希望能够在浏览更多的媒体内容时维持更长的电池续航力，故电源管理正迅速成为这个时代的焦点议题。

　　越来越多的预测说明2013年智慧型手机的全球出货量将首度超越传统手机。市场研究机构IDC预测智慧型手机的出货量将达九亿一千八百六十万支，占全球行动电话市场50.1%。无论是入门或高阶智慧型手机，全球售价均不断下降，也让消费者拥有更多元的选择，而且随着长程演进计画（LTE）网路优化的导入，使这些「万能的」装置对消费者而言更具吸引力。中国大陆在2012年取代美国成为全球智慧型手机出货量最高的国家，此外，在巴西及印度这样人口众多的国家中，快速增长的经济和不断兴起的中产阶级，亦带动相关需求的蓬勃发展。

　　平板电脑的前景也同样受到看好。2013年可能是平板电脑在美国的出货量首度超越笔记型电脑的1年。消费者对于这类型装置的需求永无止尽，而一般认为这种情况还会在全世界长期持续下去。IDC最近上调关于平板电脑在2013~2016年期间的出货量预测，显示全球平板电脑的销售量在2013年可以达到一亿九千零九万台。至2017年底，IDC预期平板电脑供应商的出货量将可超过叁亿五千万台，同时更小型及更便宜的平板电脑也将快速成长。

　　可携式装置的复杂程度日益增加，高成效的电源管理方案便是极大的设计挑战（图1）。根据JD Powers所进行的2012年美国无线智慧型手机顾客满意度研究调查报告指出，对新智慧型手机的消费者而言，电池续航力不佳所造成的不满意程度远超过任何其他单一功能。且这个问题只会随着时间拖延愈长而愈严重，除非供应商愿意在电源管理策略上採取创新方式。

　　图1 新的行动装置功能需求逐渐提升电源管理性能的复杂度。

　　4G智慧型手机消耗大量的电池寿命来搜寻目前比3G讯号稀少的网路讯号，它们必须消耗更多的电量，解码在频谱中被传送的讯号。此外，消费者会更广泛地使用行动装置，包括聊天、传送简讯、发送电子邮件及浏览网页等，但是他们也希望能够观看更高解析度的视讯及卫星导航地图、能够与小孩进行双向视讯电话、玩更具临场感的游戏并串流音乐。同时，消费者还需要更明亮、更大，且具有更佳的触控功能，未来还得要有触觉反应功能的显示萤幕。每一项特性都会大量消耗电力，这也创造对高效能电源管理技术的需求。

　　电源管理仍是重大挑战

　　过去电源管理技术经常被整合在应用处理器之内。然而，随着电源效能优化重要性愈来愈高，且已成为一项技术挑战后，这种嵌在晶片上的方法就不再可行。

　　业界辅助电源管理积体电路（Companion Power Management Integrated Circuits， PMIC）是一颗高度可程式化的晶片（图2），能够支援单核心或是多核心应用处理器所要求的电压调整（Voltage Scaling）及功率输送排序（Power Delivery Sequencing）功能，同样的，在电话中的子系统，例如网路与连接性堆叠--3G、4G LTE、无线网路连接、蓝牙（Bluetooth）以及近距离无线通讯（NFC）、显示萤幕、高画素相机，以及更多的次系统皆为如此。

　　图2 电源管理正从应用处理器中独立出来成为一颗单独的PMIC。

　　为何要拥有和行动装置上的所有通讯、多媒体及周边处理电路高度整合在一起的辅助PMIC，其中有许多好理由。这颗PMIC必须能够负荷高达叁十组不同的供应电源，提供给应用处理器与基频处理器的各个部分，并正确组合电压与电流。假如消费者的电源管理嵌在晶片上，由应用处理器来处理这些任务时，则需要有一个高电流能力的电源供应，而这仅能透过汇整许多接脚来达成。系统单晶片（SoC）的设计工程师可以使用晶片外的专用辅助PMIC，来提供个别低电压、低电流电源轨，如此可避免晶片上电源管理设计方式额外产生晶粒及成本效益。

　　功率管理需求多样化

　　智慧型手机在全世界广为採用，市场也呈现多样化面貌。为提供消费者更多机种选择，供应商逐渐从高阶市场扩展至入门市场，但他们面临极大的压力，必须每隔 6？9个月就推出新机种，以因应消费者对于「最新及最佳功能」的需求与同业竞争，此时智慧型手机平台设计方法就变得愈来愈重要。而新的平台策略可以让他们管理这些流程并降低成本。

　　业界也观察到一波智慧型手机供应商与SoC业者携手合作布局市场的趋势。这些SoC业者能够提供塬始设备製造商（OEM）完整的参考平台架构，藉此协助加速产品上市时程及降低开发风险。当然，对于OEM很重要的一点，在于是否有能力量身订製平台，针对市场需求开发差异化产品。

　　业界推出一颗可高度配置的PMIC，能让供应商在设计智慧型手机的平台，以及在整个产品的生命週期中针对不同市场需求推出多款机种与设计时，能够更加具有弹性。在研发流程中，当额外的功能被增添至智慧型手机平台上时，它能在电路板设计中支援后期变更。这也有助于降低PMIC库存，并满足消费性电子市场对于数量弹性的需求。对于新手机供应商而言，这种与SoC供应商合作而享有的量身订製特性，可形成巨大的优势。

　　PMIC协调多核心装置流程

　　现今绝大多数的智慧型手机採用单核及双核的系统单晶片，高阶产品则有少许的四核心机种，平板电脑市场大多亦是如此。不过，较大的功率需求（被动式冷却装置需4瓦（W），具有风扇的系统则需求7？8瓦，相比之下，智慧型手机则仅需1瓦左右）意味着处理器将朝向更高核心数发展。

　　有些人对于多核心行动运算装置的需求产生质疑。这的确是实情，今日市场上销售的个人电脑大多有着双核心中央处理器（CPU），因为大多数软体应用程式仅有着单一执行绪而不是多重执行绪，因此无法在多核心中运作，供行动装置所用的软体甚至更不适合于多执行