小筆電以其低價格、小體積、便於攜帶等特性,廣受消費者的認同和接受。正由於小筆電商機持續燃燒,且隨著x86架構處理器與南北橋進一步整合,以及ARM架構處理器的伺機競爭,不僅將讓小筆電架構設計更趨複雜,更重要的是,其電源供應與管理設計也成為全新的挑戰。預計未來,精簡化與高整合度將是小筆電電源管理晶片的設計重點。
身為輕便的可攜式電子產品,小筆電的電池續航時間始終是業界和消費者關注的焦點,這也使得小筆電對於電源管理方案,在降低功耗、延長續航時間等方面提出了更嚴格的要求。小筆電的電源管理設計主要挑戰之一,是如何解決主處理器的供電問題。典型小筆電採用的CPU 是英特爾Atom處理器,其許多電源要求都類似於現有的英特爾筆電處理器,採用了類似的電源管理技術,即透過系統與電源管理控制器之間的通訊,來調節各種負載條件下的CPU電壓,同時滿足降低CPU功耗和提高系統性能兩方面的要求。因此,電源管理控制器需要支援英特爾IM VP-6+規範。
不過,小筆電CPU的電流比一般筆電應用要低很多,與筆電處理器在電源管理方面應用多相降壓控制解決方案不同,小筆電處理器多採用單相降壓控制解決方案。輕載效率對小筆電的電池使用時間有很大的影響。因此,電源管理控制器必須在輕載情況下能提供高效率電壓轉換,同時也具有較快的瞬態回應特性。取得這些優良性能最關鍵的技術則在於電源控制架構。此外,由於小筆電的空間更為緊湊,所以需要小型的電源解決方案,這不僅要求採用小尺寸封裝的電源管理控制器,還要求減少外部元件的數量,而盡可能的精簡化。
因此,在小筆電中,電源管理IC對電池使用時間、系統性能以及整體方案的成本起了重要的作用。高效率的電源管理電路通常有助於延長電池工作時間,也有助於縮小整體方案的尺寸。
此外,與傳統筆電不同的是,小筆電處理器現存在x86架構與ARM架構處理器兩大陣營互別苗頭,加上中國大陸山寨市場全力發展小筆電等因素,小筆電走向多元化架構一途,這樣的設計方向也迫使電源管理架構必須從傳統分散式(Discrete)式設計轉變成整合式設計。
小筆電講求低耗電,對於原本就專長於行動應用的ARM架構處理器來說,功耗表現不成問題。也因此,比較值得關注的將是x86架構處理器。事實上,比起Intel傳統處理器x86處理器,目前專用於小筆電的Atom處理器功耗已大幅降低,負載電流也較低,因此小筆電的電源管理設計也得以從過去由多顆晶片組成的分散式架構,朝向單一晶片整合多通道電源輸出架構發展。這是因為傳統筆電處理器電流較大,必須採用分散式架構,避免PCB上走線過長而增加功耗與EMI問題。然而電流過大的問題在Atom處理器上已大幅改進,也由於電流量的降低,走線過長問題得以獲得解決,使得整合型電源管理得以成為小筆電應用的主流方案。
小筆電強調物美價廉,成本當然是個重要考量。因此提高關鍵零組件的整合度藉以降低物料成本,對製造商將極有相當吸引力。著眼於價格考量,電源晶片業者紛紛針對小筆電需求開發更高整合度的電源管理單元(PMU),以進一步精簡系統電源的設計,提高產品獲利空間。
此外,在小筆電的電源設計中,處理器也將扮演關鍵角色。例如Intel的下一代Atom處理器Pineview將整合北橋晶片,連帶將省去主機板上的繪圖晶片組,也省下所需的電源晶片,使得PMU在小筆電上更行重要。而ARM架構處理器未來在小筆電上大行其道,也將是推動PMU發展的重要力量。當然PMU之設計與封裝成本較高也是一大考量,目前PMU多用於高階手機。未來成本是否降至小筆電產品所能接受的合理範圍,亟待觀察。