作者：Upal Sengupta，高級應用工程師
德州儀器電池管理解決方案業務部

在我從事便攜式設備開發工作的大多數時間里，一直被教導“越少未必越好”。PC 電路板上的集成電路 (IC) 數量越少，就越好。自從第一款便攜式計算機和移動電話在 20 到 30 年前問世以來，我們就始終孜孜不倦地在為更小巧、更輕薄以及更低價格而努力。當然這種集成趨勢在很大程度上是由半導體工藝技術的快速進步所帶來的。雖然不太好意思承認，但我的確記不清“亞微米技術”是什么時候成為主流的。老實說，到現在我也記不起來我最后一次使用工藝技術為 1 微米左右的 IC 是在什么時候。

多年來，我所在的團隊一直在負責開發適用于移動電話的高集成度 PMIC 器件。在從 20 世紀 90 年代第一款數字 (2G) 產品出現到大約 2007 至 2008 年 3G 產品成為主流的這段時間里，我觀察到一個相當穩定的趨勢。我們在系統的 PMIC 中整合的內容越多就越好，我們的目標是減少芯片數量，這相當于降低成本。早在 1996 年，我們就知道“有一天”移動電話會風靡開來，因而確實應該價格低廉。當然我們當時的最終目標是開發“單芯片移動電話”。我承認，其實我們中許多人的真實想法是至少兩顆芯片，一個模擬的和一個數字的，但事實遠沒這么簡單。

隨著電話功能的增多以及相應內部電源軌數量的增多，我們的 PMIC器件在功能上也變得越來越強大。但實際的芯片/封裝尺寸并沒有變大，原因在于雖然我們增加了功能，但 IC 工藝和封裝技術的進步讓我們能將這些特性大致地整合到相同大小的尺寸中。在上個世紀 90 年代中期，我們“業界一流”的 PMIC或許有五個直流輸出電源軌、一對音頻放大器和一個可驅動外部功率 FET 的線性電池充電器。封裝尺寸大約是 8mm x 8mm，有 48 個引腳。10 年后，我們采用 100 到 200 個焊球的 BGA 封裝，尺寸約為 8mm x 8mm 及至更小，沒有外部 FET，能提供 15 到 20 個電源軌和開關充電模式。我們確實從一代 PMIC 到另一代 PMIC 實現了以更少獲得更多。

但在過去幾年里，另一種趨勢不斷顯現。雖然我們將器件的尺寸今年比去年，這10年比上10年做得更小，但到某個點的時候我們可能會意識到這個世界上不是所有的事物都遵循摩爾定律。畢竟它不是純粹的“定律”，更多只是一種觀察。此外，還得出了一個結果，那就是越來越小的硅芯片工藝尺寸并非始終適用于電源 IC。

那么如何在移動產品中對功耗進行細化？大致來說，消耗電量的主要負荷有處理器、無線電廣播、顯示器和電池（在充電的時候）。隨著移動系統的日趨復雜以及從 3G 向 4G 演進發展，我們發現 PMIC 集成度不斷提高的趨勢開始發生輕微的逆轉。雖然系統 PMIC 仍然是擁有眾多功能的相對大型的復雜器件，但這些高功率功能中的一部分正被轉移給外部電路。特別是 RFPA 電源、顯示器背光驅動器和電池充電器 IC 已實現了外部實施。如果有一個 3 安時的電池，需要在 1 小時內完成充電，除非想看到 PC 電路板上冒出青煙，否則沒有其他方法可以使用。

作為工程師，有時我們會忘記我們所做的一切的動力是客戶（無論是個人消費者還是企業客戶）愿意為之付款的產品和服務。伴隨近期移動技術勢不可擋的蓬勃發展，我們知道人們想要高速數據、明亮的大屏幕，而且希望隨時隨地都能使用自己的設備。因此，為了實現這些期望，我們需要電源。更強大的功能意味著需要體積更大、容量更大的電池。

更高容量的電池意味著更大電流的充電器，在智能電話和平板電腦領域我們已走到了這一步，即將電源轉換解決方案分解成多個組件是合理的做法。為此，某些我們以往的 PMIC 設計人員正在再度設計獨立的電池充電器！幸運的是，在具有高效率充電器的情況下，我們現在既能夠用 2、3 乃至 4 安培的電流充電，而且還能夠讓 PC 電路板上的組件高度不超過 1 到 2mm。

因此，在具體到模擬和電源轉換電路領域，我們不能始終持有“越少越好”的想法。有時候，如何您想要更多，那么您只有投入更多才能獲得。所以越少未必就一直是越好。也許對于電源來說，“大就是全新的小 (Big is the new Small)”才是新的現狀。

審核編輯：符乾江