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作者：Bob Frostholm，JVD公司 如今，復(fù)雜系統(tǒng)都會用到各式各樣的半導(dǎo)體技術(shù)。從最深亞納米處理器(deepest sub nanometer processors)到模擬I/O，我們隨處可見這樣的需求，即在同一個封裝內(nèi)實現(xiàn)針對多個電壓的電源管理，諸如1.0V、1.2V、1.5V、1.8V、2.2V、2.5V、2.8V、3.0V、3.3V等。 現(xiàn)在，許多公司提供數(shù)千種芯片來滿足這些需求。數(shù)據(jù)手冊、工藝設(shè)計套件(PDK)和應(yīng)用筆記使實現(xiàn)變得更加容易。如果你的批量足夠大的話，芯片公司的應(yīng)用工程師會很樂意幫你做設(shè)計工作。舒舒服服地坐下來、看看網(wǎng)上視頻、在Facebook上與朋友聊聊天，然后等著電子郵件將設(shè)計電路發(fā)送過來。雖然并沒有說的這么簡單，但實話講，市場上確有大量免費(fèi)資源可以提供幫助。 幾十年前，剛從學(xué)校畢業(yè)的工程師都會被分配到電源小組，這是系統(tǒng)中最無聊最沒挑戰(zhàn)性的工作，也是最不需要什么經(jīng)驗就能上手的工作。現(xiàn)在還是這樣嗎？ 不太可能了。不過你真的應(yīng)該問問自己，誰在真正負(fù)責(zé)你的電源管理。是你自己還是你的供應(yīng)商？誰真正理解你的電源管理需求？更重要的是，在你已實現(xiàn)的解決方案？你的7A 1.2V解決方案對于2.9A要求來說是不是過度了？可以用更低成本的LDO代替那種開關(guān)型器件嗎？ “瞧，這得感謝半導(dǎo)體公司的應(yīng)用工程師先生。用你所有高利潤芯片來設(shè)計我系統(tǒng)，這在我的應(yīng)用中肯定非常好使。” 電源管理不只是開發(fā)出工作起來不發(fā)熱且節(jié)能的解決方案，還關(guān)乎管理成本。如果利用目前市場上充斥的大量15和20美分芯片，從經(jīng)濟(jì)成本方面看，會很容易認(rèn)為你的設(shè)計是可行的。但確實是這樣嗎？ 經(jīng)濟(jì)成本管理與電源管理不可避免地交織在一起。電源管理解決方案往往跨越數(shù)代產(chǎn)品。這是將成本從系統(tǒng)中刨出來。以獲得更多長期利潤最合理的地方。但基于某些理由，這也是最可能被忽視的地方。圖1顯示了典型消費(fèi)應(yīng)用中的電源管理架構(gòu)圖： 
圖1：典型消費(fèi)應(yīng)用中的電源架構(gòu)圖。 根據(jù)總批量大小，低端系統(tǒng)的材料清單成本范圍從1美元到1.5美元，高端的也許要到2美元。 然而，將這7顆芯片集成進(jìn)所謂的iASIC?(集成了現(xiàn)有功能但不需要創(chuàng)建新IP的芯片)或集成式ASIC可以實現(xiàn)成本低得多的單芯片解決方案，同時還能保持原始設(shè)計的所有目標(biāo)節(jié)能效果。iASIC很容易實現(xiàn)，并且開發(fā)時間短(如圖2所示)。
圖2：JVD公司定義的iASIC單芯片解決方案架構(gòu)。 滿足上述要求的iASIC成本在每片0.6美元左右。 另外一個例子可以用工業(yè)電源應(yīng)用來描述。原始設(shè)計使用5個控制器和10個功率MOSFET，如圖3所示。
圖3：典型工業(yè)應(yīng)用中的電源管理架構(gòu)圖。 材料清單成本很高，即使在大批量時也很高。通過精心挑選，將6個MOSFET和5個控制器(見圖4中用紅線框出來的區(qū)域)集成進(jìn)iASIC設(shè)計，器件數(shù)量可以從15個減少到5個，iASIC的成本接近1.5美元。
圖4：JVD公司設(shè)計的典型工業(yè)應(yīng)用iASIC電源管理方案。 在電源管理中功耗和財務(wù)一樣重要。致力于節(jié)省能量和功耗需要與節(jié)省資金協(xié)調(diào)考慮。圖5清楚地顯示了使用iASIC一體化帶來的財務(wù)經(jīng)濟(jì)好處。這些數(shù)字是典型值，包括了iASIC開發(fā)及投產(chǎn)所需的所有非重復(fù)工程(NRE)和加工成本的攤銷。垂直刻度是iASIC估計生命期內(nèi)的總數(shù)量，水平軸是集成進(jìn)iASIC的元件的大致成本。在這張圖上你的應(yīng)用處于什么位置呢？ iASIC估計生命期內(nèi)的總數(shù)量 iASIC一體化是極其有利的 iASIC是不經(jīng)濟(jì)的 集成進(jìn)iASIC的元件的大致成本
圖5：iASIC一體化帶來的經(jīng)濟(jì)效益。 得益于iASIC,定制模擬解決方案不再需要百萬美元或百萬單元去證明合理性。不要再用現(xiàn)成的解決方案浪費(fèi)金錢了。你的獨(dú)特的電源管理需求應(yīng)該反映獨(dú)特的低成本解決方案。 作者簡介： Bob Frostholm是模擬ASIC公司JVD(加州圣何塞)(www.jvdinc.com)的銷售與營銷總監(jiān)。Bob已在成熟和新興的模擬半導(dǎo)體公司工作了40多年，擔(dān)任過銷售、營銷和首席執(zhí)行官等要職。Bob是非常普及的555定時芯片背后的最初推廣者。在Signetics-Phillips、飛兆和國家半導(dǎo)體公司工作了12年后，Bob和他人于1984年共同創(chuàng)辦了首個新興企業(yè)，即位于蘇格蘭的Integrated Power，并于1987年出售給了希捷。隨后他加入了位于馬薩諸塞州的Sprague公司半導(dǎo)體業(yè)務(wù)部門，并幫助獨(dú)立出半導(dǎo)體部門，創(chuàng)立了如今大家知道的Allegro Microsystems公司。 |
