电源管理成决定未来便携式电子产品的关键

    便携式电子产品很多新功能都依赖于日趋复杂精密的混合信号IC，同时电源管理功能也越来越重要，它可使产品在功耗许可范围内提供丰富的消费者体验。不管什么样的设备都需要电源管理：电池本身需要充电和控制，要采用适当的线性或者开关电压调节器产生和调节各电路所要求的电压，且必须达到一定的精度。

    今天的混合信号和电源管理功能在任何系统中都代表相当一部分复杂性并占用一定功耗，相对而言这是个比较新鲜的现象。例如三四年前手机的CPU在工作状态下可能消耗250mW，而手机音频部分仅用25mW，但随着数字电路采用90纳米甚至更小的工艺，CPU的功效得到了提高，其功耗目前已与音频子系统相差无几，甚至还低于后者。

    在这种情况下，为了降低成本、尺寸尤其是功耗，制造商主要是打模拟和混合信号的主意。过去开发人员针对这类挑战采取了比较直接的方法，即把游离在外的功能集成到SoC之中。至少对于数字功能，如果仅从减少外部连接的效果来看，这样做通常会立竿见影，而且还可以降低装配成本和提高可靠性，尺寸也随之缩小。

    但就音频与电源管理来说，有充分理由认为另一种策略更好，而不是将其添加到数字SoC中，这种方法就是把它们集成到一个单独的配套芯片之中，位于SoC的旁边。下面我们来看看原因。

    把模拟(及混合信号)电路增加到数字器件中通常是一个棘手的问题，虽然有精确的数学模型，但噪声、谐波失真和功效等特性却难以通过模拟进行预测。模拟设计总是一个折衷过程，因此一项设计通常要求进行反复的微调。

    SoC开发人员非常讨厌这种方式，不只是因为仅仅为了微调音频电路而重新设计一个65纳米器件成本极其高昂，更重要的是项目拖延所造成的机会成本，这在消费电子产品寿命有时以周来计算的环境中，拖延的后果将是灾难性的。而所有这些风险，换来的好处只是成本略有下降而已。

    相比之下，把电源与音频结合在一起从开发角度来看非常可取，它允许反复设计以求得成本、功耗及音频质量之间的最佳平衡。而且混合信号开发人员非常习惯于在一个芯片上平衡数字和模拟需要，这些功能非常适合集成起来。把电源与音频集成在一起也大大增强了开发人员提供“非折衷音频”的能力，因为它更支持重复微调设计方式，更容易满足音频系统对性能良好的稳定高质量电源的需求。

    总体来看，集成系统可以保证音频子系统质量定性指标，以及功耗等定量指标。这种能力目前在消费市场中非常关键，因为设备与模拟真实世界的接口质量对于用户体验的影响程度甚至可与核心处理器处理数据的能力相当。

    那么如果未来电源与音频集成会导致什么样的产品出现，决定这些产品能否成功的要素又会是什么呢？一个关键因素可能是制造商要有提供较少外部元件的集成解决方案的能力，它将满足空间紧张产品对于微型化的要求，同时不会在性能上打折扣，尤其是在音频信号上。而产品将因此需要有更丰富的特点——集成的降压与升压DC/DC转换器、LDO、电池充电器，以及电源管理/控制电路。

   因此半导体集成的下一步可能不会是SoC能力的扩充，相反，重任将落在混合信号厂商身上，这些厂商拥有所需要的混合信号系统设计技术，而且知道如何更好地使用成本得到优化的工艺技术。模拟与电源管理电路尤其是与音频系统之间的集成度不断提高，将是提供更高层次用户体验质量的最有效手段，也是未来降低成本和简化设计的重要手段。