可重構電源晶元：一套方案可應對所有電源設計？

快充協議是一大問題。各品牌手機各有各的協議，相互衝突。這使充電器、移動電源和車充廠家不知所措。從電源管理的角度講，各公司產品在效率、溫度上都有很大差異。快充技術跟不上手機需求——效率低、溫度高，並且可靠性很差。另外，電源系統也變得越來越複雜，介面有很多種，並且繼續更新。系統的邏輯關係變得很複雜，手機也很雜，所以做產品的難度會比以往大出一個數量級。

傳統的電源晶元，器件型號有數萬種之多。對於不同的拓撲結構，電源設計工程師需要從中不斷挑選，並且經常可能挑不到想要的IC——打補丁、過認證，會遇到各種問題。因此，業界希望推出可重構的電源晶元。

日前，在《電子技術設計》、《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始人吳鈺淳帶來了題為「可重構電源晶元變革電源晶元技術和商業格局」的演講議題。那麼，可重構電源晶元又是如何能夠做到以不變應萬變的呢？

吳總解釋道，所謂可重構的電源晶元，也就是可以根據用戶的想法進行快速定製的電源晶元——通過各種軟硬體方法在不用流片的前提下快速定製出符合客戶需求的電源晶元，甚至還帶有系統管理功能。有些電源希望體積小、需要過認證，因此希望電源設計能夠更加靈活。

傳統的電源研發時間大概需要2年，而通過可重構電源晶元設計，研發時間縮短到了一周。它可以滿足不同的架構，如升壓、降壓、升降壓、多路輸出、多相位等等，所有這些控制細節都可以實現定製。同時，在很多細分領域裡，以前電源上都有很多的IC，現在則是有了單晶元解決方案來實現整個系統管理。並且在電源控制領域，也有了很多的進展和突破。

摩爾定律伴隨我們走過很長時間。現在我們已到了7nm節點，CPU越來越快，但是半導體工藝再發展下去越來越困難，包括研發成本和整體功耗等。那麼是不是摩爾定律把晶元行業帶到死胡同里去了？晶元以後該怎麼走？這是業界現在普遍討論的一個話題。

另一方面，智能手機運算能力提高了2倍，但使用效率（使用便捷度，包括通信、微信以及各種應用）只增加了15%。人的需求和半導體的發展方向之間出現了一個很大的鴻溝。那麼我們需要思考，半導體工藝發展是否真正滿足普通大眾需要？

CPU、電源晶元、射頻晶元、模擬晶元紛紛提出「可重構」概念，原因為何？

CPU、電源晶元、射頻晶元、模擬晶元都提出了「可重構」的概念。為什麼一時之間，這些不同領域都出現了可重構的概念，其背後有深刻的原因。「人類的需求變得更多樣化、個性化、差異化（比如我們的手機有蘋果、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。這些終端應用以IC為基礎，這造成IC的設計也變得更加複雜。這就是設計可重構電源晶元的由來。」吳總指出。

易能微電子可以幫客戶快速定製電源IC。涉及的應用包括手機、平板電腦、快充適配器、快充移動電源、快充車充、筆記本、汽車啟動電源、電動工具、藍牙耳機、藍牙音箱、無線充電器、模擬電源、無人機、POS機、BMS等。「你很少看到有IC公司涉及這麼多方向，也是因為它是可重構的。這些方向的要求差別非常大，從功率、耐壓到控制方法，對系統管理的要求都不一樣。」吳總表示。

快充是電源發展的一個很好的契機。隨著其他智能手機普遍採用快充後，蘋果終於現在也支持快充了。蘋果8上市後，蘋果手機、平板、筆電全線支持PD協議，PD有望成為主流快充協議。所有手機都實現了快充，快充行業迎來爆發行情。「易能是全球唯一支持蘋果全線產品的單晶元快充PD移動電源和車充方案，同時也是唯一兼容包括蘋果在內的所有快充手機的晶元方案。」吳總說。

快充協議是一大問題。蘋果、三星、華為、OPPO等品牌手機各有各的協議，相互衝突。小米、金立、魅族也是分別支持高通或聯發科的協議。這使充電器、移動電源和車充廠家不知所措。各種協議無法兼容會阻礙行業發展。

從電源管理的角度講，3V轉12V/18W的升壓IC還達不到很好性能。各公司產品在效率、溫度上都還有很大差異。然而，整個行業的快充功率已經達到100W，手機快充功率已達24W，華為已經達到40W。快充技術跟不上手機需求——效率低、溫度高，並且可靠性很差。

「升降壓IC用在PD上，TI、Intersil、Linear等公司都有，但是性價比好的也是非常少，也是阻礙了PD市場的發展。協議各種各樣，電源系統也變得越來越複雜，介面有A口、B口、C口、Lightning口等等很多種，並且會繼續更新。系統的邏輯關係變得很複雜，手機也很雜，所以做產品的難度會比以往大出一個數量級。」吳總認為。

易能的快充產品線全面覆蓋移動電源、車充、適配器和排插等。溫度和效率也是做得很好。同時，易能是目前唯一一家能支持所有快充協議的IC公司。有100多台快充設備（手機）都可以支持，同時還支持所有PD手機和平板，並且是單晶元PD解決方案。

現在蘋果所有配件都支持PD。因此PD可能成為行業的主流，甚至電動自行車都可能採用PD來充電。此外，不光是蘋果的手機，所有手機都可以用易能的一套方案提供支持。

另外，電源晶元的架構是可重構的。如果市場變化速度快，3個月有新的需求出現，一般晶元公司是跟不上的，而我們會儘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需求，可能會導致產品積壓。但若是採用易能的方案，則可以在不改任何電路板的情況下把整個產品升級，從而快速適應市場變化，抓住市場機會。

下面是易能的方案展示。

「EDP3010x實際上是一個升降壓的晶元，同時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演算法，最突出的是，在輸入和輸出比較接近的時候，切換沒有任何波動，非常平滑，這是傳統的模擬IC非常難做到的一點。」吳總補充道，「同時它是單晶元解決方案，兼容PD協議，又帶有電池均衡。」

本文授權轉自EDN China

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！