傳統(tǒng)的電源芯片，器件型號(hào)有數(shù)萬種之多。對(duì)于不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，電源設(shè)計(jì)工程師需要從中不斷挑選，并且經(jīng)?？赡芴舨坏较胍腎C——打補(bǔ)丁、過認(rèn)證，會(huì)遇到各種問題。因此，業(yè)界希望推出可重構(gòu)的電源芯片。

日前，在《電子技術(shù)設(shè)計(jì)》、《電子工程專輯》和《國際電子商情》共同舉辦的“電源管理與功率器件論壇”（Tech Shanghai Power 2017）上，蘇州易能微電子科技有限公司創(chuàng)始人吳鈺淳帶來了題為“可重構(gòu)電源芯片變革電源芯片技術(shù)和商業(yè)格局”的演講議題。那么，可重構(gòu)電源芯片又是如何能夠做到以不變應(yīng)萬變的呢？

吳總解釋道，所謂可重構(gòu)的電源芯片，也就是可以根據(jù)用戶的想法進(jìn)行快速定制的電源芯片——通過各種軟硬件方法在不用流片的前提下快速定制出符合客戶需求的電源芯片，甚至還帶有系統(tǒng)管理功能。有些電源希望體積小、需要過認(rèn)證，因此希望電源設(shè)計(jì)能夠更加靈活。

傳統(tǒng)的電源研發(fā)時(shí)間大概需要2年，而通過可重構(gòu)電源芯片設(shè)計(jì)，研發(fā)時(shí)間縮短到了一周。它可以滿足不同的架構(gòu)，如升壓、降壓、升降壓、多路輸出、多相位等等，所有這些控制細(xì)節(jié)都可以實(shí)現(xiàn)定制。同時(shí)，在很多細(xì)分領(lǐng)域里，以前電源上都有很多的IC，現(xiàn)在則是有了單芯片解決方案來實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)管理。并且在電源控制領(lǐng)域，也有了很多的進(jìn)展和突破。

摩爾定律伴隨我們走過很長時(shí)間。現(xiàn)在我們已到了7nm節(jié)點(diǎn)，CPU越來越快，但是半導(dǎo)體工藝再發(fā)展下去越來越困難，包括研發(fā)成本和整體功耗等。那么是不是摩爾定律把芯片行業(yè)帶到死胡同里去了？芯片以后該怎么走？這是業(yè)界現(xiàn)在普遍討論的一個(gè)話題。

另一方面，智能手機(jī)運(yùn)算能力提高了2倍，但使用效率（使用便捷度，包括通信、微信以及各種應(yīng)用）只增加了15%。人的需求和半導(dǎo)體的發(fā)展方向之間出現(xiàn)了一個(gè)很大的鴻溝。那么我們需要思考，半導(dǎo)體工藝發(fā)展是否真正滿足普通大眾需要？

CPU、電源芯片、射頻芯片、模擬芯片紛紛提出“可重構(gòu)”概念，原因?yàn)楹危?/h3>

CPU、電源芯片、射頻芯片、模擬芯片都提出了“可重構(gòu)”的概念。為什么一時(shí)之間，這些不同領(lǐng)域都出現(xiàn)了可重構(gòu)的概念，其背后有深刻的原因。“人類的需求變得更多樣化、個(gè)性化、差異化（比如我們的手機(jī)有蘋果、華為、OPPO等），因此市場將更加零散且變化多端，包括快速充電、無線充電、新能源等。這些終端應(yīng)用以IC為基礎(chǔ)，這造成IC的設(shè)計(jì)也變得更加復(fù)雜。這就是設(shè)計(jì)可重構(gòu)電源芯片的由來。”吳總指出。

易能微電子可以幫客戶快速定制電源IC。涉及的應(yīng)用包括手機(jī)、平板電腦、快充適配器、快充移動(dòng)電源、快充車充、筆記本、汽車啟動(dòng)電源、電動(dòng)工具、藍(lán)牙耳機(jī)、藍(lán)牙音箱、無線充電器、模擬電源、無人機(jī)、POS機(jī)、BMS等。“你很少看到有IC公司涉及這么多方向，也是因?yàn)樗强芍貥?gòu)的。這些方向的要求差別非常大，從功率、耐壓到控制方法，對(duì)系統(tǒng)管理的要求都不一樣。”吳總表示。

iPhone 8上市后，PD有望成為主流快充協(xié)議，然而協(xié)議、性能、接口等差異，導(dǎo)致產(chǎn)品設(shè)計(jì)難度提升一個(gè)數(shù)量級(jí)

快充是電源發(fā)展的一個(gè)很好的契機(jī)。隨著其他智能手機(jī)普遍采用快充后，蘋果終于現(xiàn)在也支持快充了。蘋果8上市后，蘋果手機(jī)、平板、筆電全線支持PD協(xié)議，PD有望成為主流快充協(xié)議。所有手機(jī)都實(shí)現(xiàn)了快充，快充行業(yè)迎來爆發(fā)行情。“易能是全球唯一支持蘋果全線產(chǎn)品的單芯片快充PD移動(dòng)電源和車充方案，同時(shí)也是唯一兼容包括蘋果在內(nèi)的所有快充手機(jī)的芯片方案。”吳總說。

快充協(xié)議是一大問題。蘋果、三星、華為、OPPO等品牌手機(jī)各有各的協(xié)議，相互沖突。小米、金立、魅族也是分別支持高通或聯(lián)發(fā)科的協(xié)議。這使充電器、移動(dòng)電源和車充廠家不知所措。各種協(xié)議無法兼容會(huì)阻礙行業(yè)發(fā)展。

從電源管理的角度講，3V轉(zhuǎn)12V/18W的升壓IC還達(dá)不到很好性能。各公司產(chǎn)品在效率、溫度上都還有很大差異。然而，整個(gè)行業(yè)的快充功率已經(jīng)達(dá)到100W，手機(jī)快充功率已達(dá)24W，華為已經(jīng)達(dá)到40W?？斐浼夹g(shù)跟不上手機(jī)需求——效率低、溫度高，并且可靠性很差。

“升降壓IC用在PD上，TI、Intersil、Linear等公司都有，但是性價(jià)比好的也是非常少，也是阻礙了PD市場的發(fā)展。協(xié)議各種各樣，電源系統(tǒng)也變得越來越復(fù)雜，接口有A口、B口、C口、Lightning口等等很多種，并且會(huì)繼續(xù)更新。系統(tǒng)的邏輯關(guān)系變得很復(fù)雜，手機(jī)也很雜，所以做產(chǎn)品的難度會(huì)比以往大出一個(gè)數(shù)量級(jí)。”吳總認(rèn)為。

可重構(gòu)電源芯片可以在不改變電路板的情況下升級(jí)來快速適應(yīng)市場變化

易能的快充產(chǎn)品線全面覆蓋移動(dòng)電源、車充、適配器和排插等。溫度和效率也是做得很好。同時(shí)，易能是目前唯一一家能支持所有快充協(xié)議的IC公司。有100多臺(tái)快充設(shè)備（手機(jī)）都可以支持，同時(shí)還支持所有PD手機(jī)和平板，并且是單芯片PD解決方案。

現(xiàn)在蘋果所有配件都支持PD。因此PD可能成為行業(yè)的主流，甚至電動(dòng)自行車都可能采用PD來充電。此外，不光是蘋果的手機(jī)，所有手機(jī)都可以用易能的一套方案提供支持。

另外，電源芯片的架構(gòu)是可重構(gòu)的。如果市場變化速度快，3個(gè)月有新的需求出現(xiàn)，一般芯片公司是跟不上的，而我們會(huì)盡力去幫助客戶兼容讓他們頭疼的問題。比如iPhone 8上市，如果沒有提前考慮好相關(guān)需求，可能會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品積壓。但若是采用易能的方案，則可以在不改任何電路板的情況下把整個(gè)產(chǎn)品升級(jí)，從而快速適應(yīng)市場變化，抓住市場機(jī)會(huì)。

下面是易能的方案展示。

“EDP3010x實(shí)際上是一個(gè)升降壓的芯片，同時(shí)它還集成了各種管理。它在升降壓方面和Linear、TI是完全不一樣的。我們有我們非常好的算法，最突出的是，在輸入和輸出比較接近的時(shí)候，切換沒有任何波動(dòng)，非常平滑，這是傳統(tǒng)的模擬IC非常難做到的一點(diǎn)。”吳總補(bǔ)充道，“同時(shí)它是單芯片解決方案，兼容PD協(xié)議，又帶有電池均衡。”