LTE設備耗電劇增，PMIC廠商轉向獨立式設計

　　LTE手機中的應用處理器將不再整合電源管理單元（PMU）。智慧型手機導入LTE技術后，雖可實現更快的聯網效能，卻也導致處理器耗電更為嚴重，因此手機制造商已開始改用獨立式且高整合度的電源管理晶片（PMIC），以達到更高的電源管理效率。

　　戴樂格亞洲區總經理Christophe Chene

　　智慧型手機從低階到高階的機種選擇越來越多，加上平板電腦的尺寸和定價也不斷下降，讓全球終端裝置出貨量屢創新高。與此同時，消費者要在這些行動電子產品上使用越來越多的多媒體內容，并期待電池續航力越來越長，因此電源管理對IC設計業者而言，顯然已成為極具挑戰的新課題。

　　盡管智慧型手機出貨量與日俱增，但如何為行動裝置提升電源管理效率，已成為各家業者共同面臨的設計挑戰。根據2012年美國無線智慧型手機消費者滿意度調查報告顯示，電池壽命太短是智慧型手機使用者最常抱怨的問題，要解決此一問題，設備制造商就必須以更創新的技術來規畫電源管理。

　　事實上，造成行動裝置電源消耗愈來愈快的主要原因除手機功能愈來愈多外，長程演進計劃（LTE）技術逐漸普及也是主要原因之一。

　　隨著4G日益普及，消費者使用智慧型手機與平板電腦的方式也正慢慢改變，一方面會增加使用這些產品的時間，一方面會讓產品執行更多功率密集的動作，LTE會提供相當快的資料下載速度，所以行動裝置的電力消耗也同樣快速。

　　設備制造商要控制電池壽命，就必須控制功耗，要控制功耗就必須控制好主處理器的效能；同樣的環環相扣，支援LTE的手機都須采用高效能的多核心應用處理器，這些處理器都使用奈米制程，所以要開發4G產品，IC設計業者勢必將電源管理功能從晶片中獨立出來重新設計，而這樣的創新設計則須有許多技術挑戰須一一克服。

　　LTE傳輸功率過高 電源管理設計難度加劇

　　在支援LTE的手機和平板電腦中，電力被快速消耗的因素有四大項。首先是當用戶不使用行動網路時，并不能像關閉螢幕一樣把行動網路關掉。手機須時常偵測無線電波，也要時常決定和哪個基地臺連接才會有最好的效果，因此每一次的偵測掃描都會消耗電力，且手機能使用的網路越多，須執行的掃描就越多。

　　其次，處理器工作量與日俱增也是快速消耗行動裝置電力的主因。上網吃到飽的高速數據傳輸資費，已改變消費者使用行動設備的方式。行動電話的通話量雖然維持穩定，但其實消費者對手機的使用越趨頻繁，例如用手機來瀏覽網際網路、查看社群網站、玩游戲、聽音樂，而在這些應用所花費的時間早已多于通話功能，進而造成電力快速消耗。

　　第三，數據傳輸速度的提升也同樣會造成電力快速下降。根據測試顯示，LTE的效率在傳輸較大量的數據時會比較高。但是，這些測試同時也指出在使用Android Netflix應用程式上傳或下載一部電影時，LTE的耗電較3G為高（LTE是每小時38.2%；3G是每小時33.1%）。這是為了要控制體驗品質，也就是使用不同的位元速率上傳或下載音訊和視訊，以配合聯網速度并消除緩沖。雖然測試人員并未證實此理論，但是Netflix的桌上型應用程式在更高聯網速度下的確能傳輸更多的資料，這在整個產業中都是很常見的現象。顯見LTE網路增加傳輸速率，會對LTE數據機，以及行動電話和平板電腦的處理造成負擔，進而導致耗電較3G多。

　　最后，復雜的封包也會使處理器在工作時耗電量大幅增加。在改善數據傳輸速度的過程中，射頻（RF）工程師必須增加波形的復雜度，才能把更多的位元編碼傳送至電波中。LTE使用64-state正交幅度調變（QAM）及正交頻分復用（OFDM）技術。但是速度越快，頻譜效率越高的網路，就須越強大的運算能力來做訊號解碼，而處理器工作的增加就會讓耗電量大幅增加。

　　提升行動裝置電池續航力 新一代電源管理IC鋒芒畢露

　　隨著行動網路技術持續改善，LTE數據機本身的功耗一定會慢慢降低。但由于LTE技術將繼續在處理器上增加負載，電源管理的部署焦點更應著重于此?，F今行動平臺上，越來越多數量的周邊設備以及處理器核心，都不斷的推動更復雜的電源管理功能。再者，為因應現今消費者偏好利用個人電腦的通用序列匯流排（USB）端口或車用充電器來為手機或平板電腦充電，電源管理也將必須能夠處理更多元，且復雜的充電情況。

　　新一代電源管理IC的特性與效能會不斷演進，為行動與多媒體電子產品的使用者改善各種不同使用模式的能源效率。目前新一代電源管理IC的作法通常會使用包含了降壓穩壓器的多重交換式穩壓器來供應低電壓，例如處理器核心及輸入/輸出所需之電壓（對使用28奈米制程的處理器而言，這種電壓可能分別低個1或2伏特）、記憶體IC以及其他周邊裝置所需的電壓；而升壓轉換器也可能用來供電給螢幕背光等的LED；除此之外，整合型的低壓差（LDO）穩壓器也可用來驅動感應器、LED指示器或馬達這些重要的子系統。

　　新一代的電源管理IC，可為最新的消費性多媒體產品提升效能，滿足現今消費者所要求的體驗，最重要的是提升電池的電源效率，以達成消費者能接受的電池續航力。此外，電源管理IC絕對能為子系統簡化電源電力分配，未來這些子系統只會越來越多，例如兩組高解析度的百萬畫素級照相鏡頭、支援各種長中短程無線通訊技術，或是可供照明與狀態指示的各種LED等。

　　將電源管理從基頻/應用處理器移出，成為單獨的電源管理IC后，設計人員就有更大的彈性空間來滿足市場對新一代產品功能的需求，像是電容式多點觸控較大尺寸螢幕、更好的免持聽筒效能，和高解析度音訊播放功能等。此外，有些電源管理IC會整合一顆內建數位訊號處理器（DSP）、編/解碼器（Codec）、D類放大器以及G類放大器等音效子系統的功能至單晶片上，這種高度整合的最大優勢就是可以節省43%左右的成本。

　　顯而易見的，當多核架構、先進制程和4G逐漸成為市場主流時，獨立的電源管理IC才是唯一能配合潮流的解決方案。