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如果说好莱坞的《2012》带给大家的不过是一次心理上的恐惧冲击，那么之前一部由美国前副总统戈尔参演的电影《后天》则是真真切切反映了一个正在发生的社会问题，这个问题又因为去年底北极冰原快速融化而变得越来越严肃和严酷。抑制全球变暖，伴随去年“碳排放”这个名词政治化而变成了许多国家不得不执行的政治任务，而2012年欧盟开始对其领空的“碳排放”收费则加速了这个问题国际化的步伐。
减少碳排放，又不能阻碍电子化信息生活对更多电力供给的需求，那么仅有的两个方式是开源和节流，开源是利用更多清洁能源，而节流则是提升能源效率以实现节能。在开源技术迟迟无法取得重大突破的前提下，如果说在2012年哪个技术是最不可能受经济低迷拖累的，节能技术首当其冲。
拯救地球和人类生存的环境，节能势在必行，但对于个体消费者而言，说服他们为节能技术埋单并不是一个容易推进的任务。毕竟，消费者更关注的是用户体验和实际使用成本，如果一个新的节能技术带来的是比之前糟糕的用户体验或者高昂得多的用户整体实际支出，那么消费者会表现得极为不配合。纵然有政府的行政命令，依然无法让消费者快速接受节能技术，从而实现拯救地球的目的。
一个典型的例子是电动汽车的缓慢普及。尽管政府为此提供各种经济上的补贴和便利条件，但相比于传统汽车，电动汽车在驾驶的便捷性和驾驶感受上还是存在不小的差距，这恰恰是阻碍其推广的最根本原因，而无关乎政府推行的力度大小。一个有趣的话题是从理论上说，石油发电再到充电再到电动机驱动的整体效率目前还赶不上成熟的汽油发动机的能源转换效率。但对于以煤电为主的中国，电动汽车存在一定的推广价值。
目前，节能的核心是提升能效，提升能效的根本在于半导体技术的变革。毕竟，在不增加过多成本和损失用户体验的基础上提升能效，革新半导体产品是最简洁的办法，这是半导体特别是功率半导体和电源管理技术面临的机遇和挑战。
绿色、环保、节能一直是这几年电源动力系统技术创新的重点。随着绿色技术在各行业的不断渗透，新的行业标准也在推动产品升级。照明、电信、智能电网、智能家电等领域同样具有巨大的增长空间，也是电源厂商重点关注的方向。节能主要体现在电源产品本身的节能和整体机房节能，而“绿色”主要体现在提高整机效率、减少对电网的干扰以及节省空间、节约成本等方面。另外，模块化电源、网络化电源等也是目前的关注焦点。模块化电源，除了能提高电源供应的可靠性，企业自身还可根据用电负载选配模块。因此，厂商们如果想要在激烈的市场竞争中保持甚至提高市场占有率，持续技术和产品创新是重中之重。
整体发展趋势
回首2011年，尽管受消费支出减缓及今年3月日本强震导致供应链中断等影响，功率和电源管理半导体市场成长速度将较预期放缓，但整体而言未来五年的功率和电源管理半导体市场营收仍可望以7.2％的年平均成长率成长(数据来自iSuppli报告)，其主体发展趋势很大程度上来自利用半导体技术来改善电能传输和分配以及开发新的可再生能源(如风能和太阳能)方面。新型电源和功率半导体器件将不断出现；新材料，新技术不断得到发展和应用；体积小型化，组装模块化，功能系统化趋势明显。同时，电源和功率半导体在汽车电子领域也有着越来越广泛的使用，从电动工具到交通工具，可以看成是电源和功率半导体产品应用的一个新兴趋势。
最普遍的功率应用是转换、管理和分配。这些应用的基本子系统包括AC-DC、DC-DC和DC-AC，所有三种子系统的主要发展推动力量是采用性能更高的开关和控制电路。发展趋势是在系统加入更多的功率电子内容，以便提供各种功能如更便捷的显示(用于消费电子产品的LED显示)、通信(联网)，以及系统监控和保护。为了迎合系统发展趋势，功率半导体供应商正在推出具有高能效水平、高集成度的器件。
安森美半导体电源及便携产品全球销售及营销高级总监郑兆雄归纳，未来电源和功率半导体产品的市场需求和主要发展趋势包括提升能效、降低能耗、提高集成度、提升系统可靠性、减小电路板占位面积及提供更宽广范围的微型封装选择等，不仅符合日趋严格的电源能效规范标准要求以更节能，也满足不同终端应用所需。他特别举例，诸如点火系统、后视摄像头模块、仪表板等多种汽车应用都要求极低静态电流的低压降(LDO)线性稳压器。
ADI公司电源管理部门市场工程师张洁萍直言，市场对逆变器的重视程度倍增，对各种新产品的需求也将增长，包括在智能电表、电站更新换代、太阳能和风力发电厂与传输设备以及超高压输电线路方面的应用。另外，欧美在实行中的新标准将要求新能源设备，特别是太阳能光伏逆变设备，需要更高的转换效率、更长的使用寿命、更宽的实用温度范围及并网设备的更高的EMC要求，从安全的考虑，控制器及逆变器都需要完全的隔离技术：这些具体的要求也催生并推动了相应产业的发展，特别是一些新型的半导体器件，对于长寿命、高温度范围的隔离器件，提高电流、电压检测精度的器件，及低成本的控制器的需求都有较大的增长。
富士通半导体(上海)有限公司市场部高级经理王韵则认为，高耐压、多通道、高集成度、数字控制等是今后的趋势。为了实现复杂的输出控制，在电源产品当中会更多地集成数字接口、存储器和数字控制模块。所以可以发现，越来越多的电源芯片厂商开始强化数字方面的能力，包括通过直接兼并和收购一些做单片机的厂商。
Microchip模拟和接口产品部产品营销经理Stephen Stella坦言功率半导体领域目前有不少值得关注的发展势头，一直以来持续成为热点的仍然是集成。在大多数基本电源转换功能实现集成之后，人们正在尝试将更高级的功能和特性融入到电源系统乃至功率半导体IC中。这些高级功能包括板上诊断、智能、应用性能增强算法以及用户可配置性。这会对应用和产品开发周期产生广泛的影响。而这一尝试正处于萌芽阶段，因此提供的机遇层出不穷。他强调功率器件是这一切的推动因素，是连接关键系统组件的重要纽带。功率器件企业及其客户面临的挑战是如何提供和部署合适的功率器件，来支持高效且灵活的电源架构。尽管强势方法(需要自定义过程开发和芯片设计)可提供最优的解决方案，但显而易见的是，大多数应用无法做到经济高效。对于对成本无严格控制的应用，优化程度不高的可配置产品无疑是更具成本效益的解决方案，同时可将效率最大化。随着器件制造商不断提高产品的可配置性，器件制造商与客户将实现双赢。
飞兆半导 体韩国功率转换部门副总裁赵东辉认为，在功率分立器件方面，MOSFET正在从平面技术转向Super Tunction(电荷平衡)技术，以期改善导通状态电阻率(Rds(on))并实现快速开关。至于IGBT技术，则应用沟槽技术来减小片上横向隔离结构的尺寸，有助于减小芯片面积，同时保持性能。据报道，功率分立器件供应商几乎达到了基底材料和硅材料的极限。因而，新材料半导体器件预计将会替代传统的硅半导体器件。
明显地，宽带隙(WBG)半导体器件如SiC和GaN开关正在涌现，这些器件采用高成本效益的工艺技术来达到规模经济效益，从而保障大批量生产率。大规模推出WBG半导体的速度取决于市场的需求。市场对高效率、高密度和高温度应用器件的需求不断增长，推动功率半导体供应商以较预期更快的速度投入WBG半导体产品的竞争之中。
过去，功率半导体是作为单独的功率分立器件来开发的，有MOSFET、IGBT、二极管和功率控制器。但是，BCD工艺技术的开发，以及各种便携设备的推出，引导功率半导体供应商开发具有低成本和小占位面积的单芯片解决方案。自2000年以来，功率半导体器件领域一直是通过开发ASIC和ASSP功率管理IC来满足不同的市场需求。
提升能源转换效率
最直接有效的节能手段就是利用尽可能高的能源转换效率来驱动电子设备。所以，提升能源转换效率是半导体对节能科技最直接的贡献，从最初的80％到目前已经要求接近90％转换效率的能源之星标准越来越严格，对电源产品的设计和整体系统设计提出全新的要求。
安森美半导体郑兆雄总结提升能效的市场需求认为，需要结合采用更高能效的电源IC、功率器件和／或电机／电机驱动方案，以系统途径来提升电源产品能效。不仅要提升电源工作效率，又要改善功率因数，降低待机模式及轻载模式下的能耗。例如，由于通过电源的总电能中约有75％是在工作模式下消耗的，故提升电源在工作模式下的能效及降低损耗至关重要。而提升开关电源工作能效的一种有效技术是次级同步整流。此外，系统设计人员也面对不停减少电子设备电量消耗的挑战。消费类自家电如空调、洗衣机及冰箱等也正采用更高能效的变速电机来节能，“智能家电”的出现结合高能效电机的应用，将能耗降至最低。这相应地推动了白家电电源、通信及用户接口方案采用更多电子及半导体成分的商机。
德州仪器大中华区销售与市场总经理、中国总裁谢兵则表示，利用先进技术降低能源消耗是TI重点关注的领域。TI提供领先的DSP、微控制器(MCU)、模拟和电源管理解决方案，致力于提高能源使用效率，将现有能源的消耗降到最低。例如：TI提供的行动和视频感应装置可以自动控制建筑物中空调和照明系统的开启：利用TI先进的便携电源管理技术，单电池的使用寿命可以超过20年：混合动力车中的电池管理器件显著提高了车辆的行驶里程和供电系统寿命：TI的先进马达控制和电源管理设备使工业应用和家用电器的能效有了显著的提高。
ADI张洁萍从工艺角度分析认为，功率器件工艺的改进是提高效率的关键；从系统角度出发，符合系统应用及工作状态的控制方式极大地提高了系统效率。控制器件通过检测系统的工作状态，动态地调节输出电压来达到效率优化的目的。随着系统容量的不断扩充及空间的考量，电源的通道数有所增加，控制器件通过检测输出功率，调节输出通道的开通与关断来达到提升系统效率的目的。
照明的节能改造是最快速、最轻松的节省能源、降低成本的途径之一。LED光源市场预计年复合增长率达到22％，其市场规模在2014年将达到80亿美元。而这仅仅涵盖LED普通照明应用，并不包括其他非常大的LED市场领域，比如移动设备、交通灯、标识系统、液晶电视和计算机背光照明等。然而，在所有照明应用中，成本是一个主要因素。LED驱动解决方案必须尽可能便宜，同时提供应用所需的性能水平。
国际整流器公司亚太区销售副总裁潘大伟还特别指出，利用变频电机的空调和洗衣机等家电产品的不断普及。不过，电子控制单元的设计十分复杂，涉及数字、模拟和功率级。与此同时，针对大容量家电市场，设计人员必须以相对较低的成本实现高性能，他们希望获得具有小巧外形和高集成度的组件，以简化生产。譬如，iMOTION这样的集成设计平台，就是一种优化的系统结构，将专有高压IC与数字、模拟和功率模块，以及家电产品中面向无传感器电机控制的数字控制算法结合在一起。
被忽略的盲点
尽管电源管理对新式电子系统的可靠工作至关重要，但是，凌力尔特电源产品部产品市场总监TonyArmstrong认为，在今天的系统中，稳压器也许是最后一个仍然存在的、没有办法直接配置或监视关键电源系统工作参数的“盲点”。因此，电源设计师一直被迫使用混杂在一起的一堆排序器、微控制器和电压监察器来设定基本的稳压器启动和安全功能。数字可编程的DC／DC转换器已经使用很多年了、尤其是在具有VID输出电压控制的VRM核心电源中。但是直接从稳压器监视工作状态信息的能力，尤其是监视实时电流的能力，仍然一直缺失。
另一方面，诸如I2C等标准串行数字总线的使用使进出数字DC／DC转换器的通信能简单、高效率地进行，而且PMBus等新出现的标准为组件实现互操作性提供了方便。包括启动特性和定时、输出电压和电流限制、裕度控制规格、以及过压和欠压监察在内的重要稳压器参数都能直接以数字方式设定，从而取代了用电阻器和占用大量空间的排序及监视产品进行设定的方法。此外，诸如温度、输入和输出电压及电流等关键工作参数可以非常容易地监视，并可用来优化系统性能和可靠性。
Tony Armstrong指出，数字电源系统管理的一个主要好处是降低了设计成本，加快了产品上市。利用一种具直观式图形用户界面(GUI)的全面开发环境，可以高效率地开发复杂的多轨系统。这类系统还能通过GUI而不是通过焊接在“白色导线”定位点中实现更改，因此简化了电路内测试(ICT)和电路板调试。另一个好处是由于提供了实时遥测数据，所以有可能预测电源系统故障，并采取预防性措施。也许最重要的是，具有数字管理功能的DC／DC转换器使设计师能开发“绿色”电源系统，这类系统能在负载点、电路板、机架甚至系统安装级以最低能耗满足目标性能要求(计算速度、数据传输速率等)，从而在产品的寿命期内，降低了基础设施成本和总体拥有成本。
便携产品的挑战
手持消费电子产品现在越来越迈向各种电子设备中为耗电量第一大 户，现在的便携式产品集成的功能越来越多，产品性能越来越高，彩色LCD屏幕尺寸越来越大，而消费者对产品外形及体积要求更轻更薄，同时还要兼具更长的续航时间。这些日益增长的需求为便携式移动设备的电源管理系统带来严峻的挑战：电池能量密度的提高速度远远跟不上复杂度不断提高的便携式设备的功耗要求。此外，对于手持类消费电子产品，待机功耗是一个重要指标。像手机、平板电脑等产品，大多数时间都处于待机状态，如何节省待机状态下的功耗将会影响产品的续航能力。
富士通半导体王韵预计电源管理(PMU)自身的待机功耗将在2年内降到现有的1／10－1／20。在效率方面，富士通在电源管理产品中加入了智能控制，能通过核心器件的控制对电源系统进行动态的管理，使系统的能耗始终处于高效率低功耗的状态。特别是在手机应用中，随着智能手机的大屏化和处理器性能提升，智能机已经很难像以前功能机一样实现超长待机。一般来说应用处理器(AP)中每个核需要电流1A左右。4核手机的话，就需要高达4A的电流支持。这对于手机上的PMU来说，就需要考虑在保证高效率的前提下、如何实现大电流供电和降低芯片面积将会非常关键。
王韵还强调，未来的便携设备中的电源产品要往开源节流的方向发展，一方面对系统电源进行快速多样的补充，比如使用快充的方式给电池充电，或太阳能动能等辅助充电：另一方面想办法减少系统功耗，比如使用动态智能控制，减少不必要的消耗。这样一来，对于便携式设备的应用，怎样提高系统性能的同时又保证芯片的面积将是电源产品发展的一大难点。
凌力尔特Tony Armstrong详细分析了这个市场的需求，便携式电源应用市场广泛且多样化。产品包括平均消耗微瓦级功率的无线传感器节点、配备数百瓦／时电池组且放置在小推车上的医疗或数据采集系统等。不过，尽管种类很多，但还是有几种共同的趋势，即设计师不断需要产品提供更大的功率，以支持越来越多的功能，并需要用任何可用电源给电池充电。第一个趋势需要增大电池的容量。不幸的是，用户常常不耐烦等太长时间，因此要提高容量，电池就必须在合理的时间内充完电，这就导致充电电流增大。第二个趋势需要电池充电解决方案提供非常大的灵活性。
考虑一下新式手持设备，面向消费者的设备和工业设备可能包括蜂窝手机调制解调器、Wi-Fi模块、蓝牙模块、大型背光照明显示器……这个组件清单还可以包括很多内容。很多手持式设备的电源架构与蜂窝手机类似。一般情况下，将一个3.7V锂离子电池作为主电源使用，因为这类电池有较高的单位重量(Wh／kg)和单位体积(Wh／m3)能量密度。过去，很多大功率设备使用7.4V锂离子电池，以降低电流要求，但是低价5V电源管理IC面世以后，越来越多的手持式设备转向了电压较低的架构。平板电脑很好地说明了这一点，一个典型的平板电脑包括各种重要功能和非常大(就便携式设备而言)的显示屏。当用3.7V电池供电时，容量必须达到数千毫安-时。为了在几个小时内给这样的电池充完电，需要数千毫安的充电电流。
不过，问题还不仅限于大的充电电流，如果没有大电流交流适配器可用，那么消费者还想用USB端口给大功率设备充电。为了满足这种需求，当交流适配器可用时，电池充电器必须能以大电流(>2A)充电，同时仍然能高效率地利用USB端口提供的2.5W至4.5W功率。此外，产品需要保护敏感下游低压组件免受可能的损坏及导致过压事件，并将大电流从USB输入、交流适配器或电池无缝地引导到负载，同时最大限度地降低功耗。这为电池IC制造商创造了绝好的机会，使他们有机会开发可安全地管理电池充电算法并监视关键系统参数的IC。
安森美半导体郑兆雄则指出，电源技术仍在不断地发展之中，不断地提升能效、提高可靠性及减小尺寸等，那些同时能够满足设计人员更多设计目标的产品及技术，就更能受到设计人员的青睐，也更有能力改变电源市场格局。便携电子设备设计人员须满足消费者对更多功能、更长电池使用时间、更薄更轻外形的需求。智能手机及平板电脑极重视能效及功率密度，因此须创新型新方案以配合复杂的使用需求。此外，这些产品的出现也推动由传统计算机键盘及鼠标接口模式迈向新的触摸及语音接口模式。这就为带手势识别的先进多点触摸接口产品及直觉型语音接口带来了商机。安森美半导体的高能效电源及接口方案、宽广阵容的保护器件及先进的微封装方案符合未来便携设备的需求。
ADI张洁萍认为，便携式移动设备的电源管理系统应致力于以下几个方面：第一，电源管理系统中最根本的问题：如何提高电源效率。第二，平衡效率与尺寸。提高频率可以使用较小的电感，这样可以有效的减少PCB面积。但提高频率的同时，也会降低系统的效率，所以在工作频率和PCB面积间需要找到一个合理的平衡点。第三，RF和音频线路则要求电源管理系统具有更低的噪音和更高的隔离。
由于设计人员和技术人员正在将硅性能推向物理极限，所以，进一步提高性能变得更为复杂，并且成本高昂。在某些情况下，以更小能耗实现更高功率密度，同时减小系统尺寸、复杂程度，并降低成本，需要采用新技术或者新材料制造组件。IR公司潘大伟介绍，IR基于CaN(氮化镓)的功率器件技术平台就是一个很好的例子，将引领电源设计走向新的高能效时代。与先进的硅基技术平台相比、基于GaN的功率器件技术平台——GaNpowIR，将能使关键应用的优值系数(FOM)提高10倍。IR将能提供的一些重大优势包括，通过专为大批量生产而设计的流程将能确保业界领先的质量、供货保证和成本结构。
迎接挑战
电源技术仍在不断地发展之中，不断地提升能效、提高可靠性及减小尺寸等，那些同时能够满足设计人员更多设计目标的产品及技术，就更能受到设计人员的青睐，也更有能力改变电源市场格局。
郑兆雄认为，要提升电源工作效率，一个重要手段是降低PFC段的功率损耗，故采用高能效的PFC控制技术至关重要。而在一些对外形因数有严格要求的应用中，如纤薄型液晶电视或笔记本适配器等，更对PFC控制器及外部元器件高度有着严格要求。在这些应用中，可以采用交错式PFC技术来帮助满足设计要求。所谓交错式PFC，是在原本单个较大功率PFC段的地方并行放置2个功率为其一半的较小功率PFC段来替代。这两个功率较小的PFC段以180°的相移交替工作，总输入电流(IL(tot))和输出电流(ID(tot))纹波都将大幅降低。交错式PFC更易于设计、便于采取模块化途径、散热更好，且支持使用尺寸更小的外部元器件，从而利于纤薄设 计。安森美半导体不仅推出采用2颗NCP1601控制器的分立式交错PFC方案，更推出了单芯片2相交错式PFC控制器NCP1631，替代2颗NCP1601，驱动2个PFC支路，提供接近1的高功率因数。NCP1631可以实现同样的低高度设计，适合任何需要PFC的脱机式应用，尤其是纤薄平板电视。
张洁萍指出，随着3G技术的迅猛发展，金融、电信网络的新一代基站和数据中心的建设，也对电源动力系统提出了更高的要求。与此同时，3G技术通信网络大规模普及，集中度越来越高，数据量传输量越来越大，这就要求电源厂商必须加大对创新技术的投入，提高产品的高效节能性能，并通过推出高附加值的产品或解决方案来为用户节约投资成本，同时保障运行的稳定性和高效性，才能充分保障用户体验。
飞兆半导体郑东辉介绍该公司的策略一直是追求功率密度领导地位，为此飞兆半导体发表了一种新的功率专用封装技术Dual Cool，以满足电子产品设计对更高效热管理的不断攀升的严苛要求。该技术通过在封装顶部增加一个散热块，在垂直MOSFET裸片结构的漏极和源极形成一条直接散热路径。利用这种结构，除了到印制电路板的直接传导路径之外，还能利用一个散热系统在封装顶部实现额外的冷却。
最近，为了提升效率和控制性能，许多马达控制应用已经采用了逆变器解决方案。即便在家用电器领域，BLDC逆变器解决方案正在普及。不过，关键问题是如何提高这些解决方案的成本效益和可靠性，许多功率器件供应商针对这一市场推出分立器件或模块解决方案。
制造商喜好使用模块解决方案，因为相比分立解决方案，模块解决方案具有数项优势。首先，模块方案有助于提高系统的可靠性和效率。许多成套设备开发人员在设计功率部件和栅极驱动电路时遇到了困难，因其布局周边是非常敏感的。而模块解决方案在设计中考虑了这些因素，以期减小杂散电阻／电感并优化开关特性，这可以通过优化硅晶片安排及缩短引线粘接长度来实现。其次，模块方案能够简化成套设备的设计和制造过程。最近，瞄准家用电器的低成本模块产品集成了某些不可缺少的外设，如Bootstrap二极管和NTC热敏电阻，以及具有较低热阻的隔离基底材料，能够简化装配过程并提高散热性能。
另一个设计挑战来自于汽车节能领域，无论每年销售多少辆汽车，汽车中的电子产品都将持续增加。混合型及全电动型汽车的不断推广将进一步推动这个市场的发展。在这个市场上，凌力尔特的电池管理系统(BMS)产品系列被普遍接受，而且是目前处于生产中和路上行驶的汽车采用的惟一BMS产品。
针对汽车电池系统，英飞凌的主动平衡解决方案是针对锂电充放电进行主动均衡处理的智能型方案，并在海外申请了专利。该方案采用特制变压器来将电池单体中的能量转移到电池包中，或者在各个电池包中转移，可以帮助提高能源效率，减少电池单体不一致而产生的问题，并将电池使用时间提高至少10％，对降低整个电池系统的成本起到极大作用。目前，该方案已被福田汽车所采用。福田汽车将首先在多款电池管理系统(BMS)中采用英飞凌的这款方案，优化电池管理系统软、硬件。这也是英飞凌公司首次将该技术应用于商用车领域。
而新能源汽车的马达驱动有别于一般的通用变频器是牵引应用，它的工作气候环境比较恶劣，负载大小随着启动，加速，减速而不断变化，这对模块的寿命和可靠性有很大影响。英飞凌认为需要采用高可靠性的模块工艺，以提高芯片的功率端子之间联接线及衬底与基板承受热疲劳的能力，其第四代IGBT功率周次提高了四倍，PrimePACKTM和EconoDUALTM3等模块温度周次比工业级大电流模块IHM提高了四到五倍。
Tony Armstrong直言，凌力尔特2008年推出了LTC6802，该IC能对电动型汽车的动力传动系统需要的大型高压电池组进行准确的监视。这个电池监视IC将数据采集任务缩小到单个器件中，能支持长串电池。结果是，与过去的分立式解决方案相比，极大地提高了性能、成本效益和空间利用率。这个完整的电池测量IC包括一个12位ADC、一个精确电压基准、一个高压输入多路转换器和一个串行接口。每个LTC6802都能测量由多达12节电池串联组成的电池组中的单个电池，该器件的专有设计允许多个LTC6802串联叠置而无需光耦合器或隔离器，从而允许在一长串串联连接的电池组中精确地监视每节电池的电压。在2008年，凌力尔特还推出了LTC6802的伴随器件LTC6801，从而为这类高压电池组提供了冗余监视。经过3年的生产以及通过汽车在路上行驶对设计进行的验证、凌力尔特最近推出了第二代电池监视IC LTC6803。凭借在汽车行业积累的真实经验，该第二代IC具有更高的抗噪性能、可与更广泛的电池兼容、功耗更低、以及为安全／可靠工作提供了广泛自测试功能。
新能源应用
全球能源需求量的增长已经远远高于传统能源的供应，加快低碳经济发展已经成为全球的共识。太阳能是目前市面上最具前景的再生能源之一。而且，由于政府的积极推动政策，加上传统电能的成本不断攀升，越来越多家庭开始转为使用太阳能，在自己的屋顶上安装光伏系统。太阳能电池、LED照明等替代能源应用成为半导体市场的热点。
能源效率将依然是一个关键的推动力，而照明的节能改造是最快速、最轻松的节省能源、降低成本的途径之一。LED光源市场预计年复合增长率达到22％，其市场规模在2014年将达到80亿美元。而这仅仅涵盖LED普通照明应用，并不包括其他非常大的LED市场领域，比如移动设备、交通灯、标识系统、液晶电视和计算机背光照明等。然而，在所有照明应用中，成本是一个主要因素。LED驱动解决方案必须尽可能便宜，同时提供应用所需的性能水平。国际整流器公司的潘大伟介绍，IR最近推出高压降压稳压器控制IC，用于LED灯泡替换、LED灯管照明和其他非隔离式LED驱动应用。IRS2980是高压LEDrivIR IC系列的首款产品，额定电压为600V，利用滞环电流模式，进行精确的电流调节。这款LED降压驱动器具有低边MOSFET驱动以及高压内部稳压和高边电流感测功能。该转换器兼容电子PWM调光，电流控制范围为0％-100％。
TI谢兵介绍，近年来，TI投资建设了两个与替代能源相关的实验室：LED照明实验室(LED Lighting Lab)和太阳能系统实验室(Solar Energy Systems Lab)。这两个实验室充分利用了TI在模拟、嵌入式领域不同产品线的技术和人才优势，并与客户紧密合作完成系统架构和芯片级的IP设 计，产品定义，应用指南等创新突破的开发。就太阳能领域来说，太阳能逆变器在很大程度上依靠模拟和嵌入式处理技术的发展来提高效率、增加系统安全性，降低安装和维护成本。目前，TI的MCU在太阳能逆变器市场已经占据了35％的市场份额。TI在太阳能系统上的研发覆盖从毫瓦级到千瓦级的太阳能系统。现在TI正在研究的太阳能系统优化方案，在太阳能板上集成DC／DC转换器，并在室内和便携式太阳能系统中使用最大功率点跟踪技术。
随着人们能源意识的增强以及不可再生能源的不断消耗，世界各国更加关注太阳能等可再生的清洁能源。郑兆雄介绍，安森美半导体身为应用于高能效电子产品的首要高性能硅方案供应商，同样关注太阳能等应用领域，提供应用于太阳能板及电源逆变器的丰富的电源管理芯片及外部元器件，如电源管理(IGBT／MOSFET驱动器、DC-DC转换器、PWM转换器)、分立器件、功率分立器件(整流器、IGBT、超极结高压MOSFET)、微控制器及电力线通信(PLC)调制解调器等。安森美半导体的优势在于拥有电源管理领域的深厚专知和技术，并提供应用于太阳能的全面的电源管理芯片及分立器件产品线，以及PLC调制解调器等产品，配合太阳能作为分布式电源接入智能电网后的智能电表等应用。
作为新能源技术的领导者，英飞凌认为，从风电来看，提高单机功率是个趋势，尤其离岸和潮汐带的风力资源决定需要大功率风机，以提高资源利用率。这就需要更大电流、更高电压的功率半导体器件，主要是高压大电流的IGBT模块和功率组件Stack。对于太阳能发电，功率器件的效率更重要，他们在不断发展中，如构槽栅场终止技术FieldStop IGBT、HighSpeed3 IGBT、CoolMOS，碳化硅二极管SiC在高能效的太阳能逆变器有出色的表现。而新能源汽车的马达驱动有别于一般的通用变频器是牵引应用，它的工作气候环境比较恶劣，负载大小随着启动，加速，减速而不断变化，这对模块的寿命和可靠性有很大影响。这就需要采用高可靠性的模块工艺，以提高芯片的功率端子之间联接线及衬底与基板承受热疲劳的能力。
当然，新能源解决方案，并不仅仅局限于自然界的清洁能源，能量收集这个全新的节能概念现在已经成为现实。
Microchip高级单品级架构部资深产品营销经理Jason Tollefson认为未来机遇主要存在于电表、太阳能逆变器和能量采集这三个领域。新型电表需要允许本地发电设备与电网连接，并且必须是智能电表，能够跟踪发电量、为多费率计价提供精确时间，并将这些数据传送到公共事业公司。实施高效太阳能逆变器可以限制与直流一交流转换相关的损耗，单片机通常在提高其效率方面能发挥重要作用。最终，企业会设法向无线传感器网络迁移。能量采集和超低功耗电子设备使部署无电池解决方案成为可能，从而推动这一转变进程。
对于新能源技术来说，富士通半导体王韵也承认，能量转换和回收技术非常重要。如何利用室内灯光给电池充电?如何将走路时产生的震动能量回收回来?富士通半导体早在多年前就开始针对能量转换和回收技术进行研究和技术积累。已经开始在超低照度能量转换、震动能量转换方面做产品开发。将在年内推出相关的芯片产品。
关于能量收集技术，凌力尔特公司已经将其付诸现实，Tony Armstrong介绍，能量收集的概念已经问世10多年了。不过，在真实环境中实现的环境能源供电系统一直笨重、复杂且昂贵。然而，也有一些市场成功地采用了能量收集方法，包括交通基础设施、无线医疗设备、轮胎压力检测和楼宇自动化。尤其是在楼宇自动化系统中，诸如占位传感器、恒温器甚至电灯开关等产品，已经去掉了通常与安装这些产品有关的电源或控制线，并转而使用了本地的能量收集系统。
采用能量收集技术的无线网络可以在大楼中将任何数量的传感器连接到—起，以在整幢大楼或某些房间未使用时，通过调节温度或关掉非必要区域的电灯，以降低HVAC及电力成本。此外，与布设长长的电源线或更换电池所需的日常维护相比，能量收集电子产品的成本常常更低，因此，采用能量收集供电方法，显然有经济益处。
不过，如果每个节点都需要自己的外部电源，那么无线传感器网络的很多优点就都失去了。尽管事实上，不断发展的电源管理方法已经使电子电路能在给定电源情况下工作更长时间，但是这种工作时间的延长仍然受到限制，而能量收集电源则提供了一种能起补充作用的方法。因此，能量收集通过将本地环境能源转换成可用电能，而成为一种给无线传感器节点供电或者补充无线传感器节点的方法。
目前，所有无线传感器节点都能在几百μW至几十mW的功率范围内工作，因此用非传统电源为无线传感器节点供电是可行的。这已经导致了能量收集电源的使用，这类电源在使用电池不方便、不实际、昂贵或危险的系统中，为给电池充电、补充或取代电池而供电。显然，如果电池更换周期可以从两年延长至5到7年，那么将能显著地节省维护费用。
最新和现成有售的能量收集产品，例如振动能量收集产品和室内光伏电池，在典型工作条件下，可产生mW量级的功率。尽管这个量级的功率也许看起来用处有限，但多年来收集组件的工作可能意味着，无论从能量提供还是从每能量单位的价格上看，能量收集产品与寿命很长的主电池的作用大致相似。此外，采用能量收集的系统在电量耗尽后，一般能再充电，而由主电池供电的系统则不可能做到这一点。
减少碳排放，又不能阻碍电子化信息生活对更多电力供给的需求，那么仅有的两个方式是开源和节流，开源是利用更多清洁能源，而节流则是提升能源效率以实现节能。在开源技术迟迟无法取得重大突破的前提下，如果说在2012年哪个技术是最不可能受经济低迷拖累的，节能技术首当其冲。
拯救地球和人类生存的环境，节能势在必行，但对于个体消费者而言，说服他们为节能技术埋单并不是一个容易推进的任务。毕竟，消费者更关注的是用户体验和实际使用成本，如果一个新的节能技术带来的是比之前糟糕的用户体验或者高昂得多的用户整体实际支出，那么消费者会表现得极为不配合。纵然有政府的行政命令，依然无法让消费者快速接受节能技术，从而实现拯救地球的目的。
一个典型的例子是电动汽车的缓慢普及。尽管政府为此提供各种经济上的补贴和便利条件，但相比于传统汽车，电动汽车在驾驶的便捷性和驾驶感受上还是存在不小的差距，这恰恰是阻碍其推广的最根本原因，而无关乎政府推行的力度大小。一个有趣的话题是从理论上说，石油发电再到充电再到电动机驱动的整体效率目前还赶不上成熟的汽油发动机的能源转换效率。但对于以煤电为主的中国，电动汽车存在一定的推广价值。
目前，节能的核心是提升能效，提升能效的根本在于半导体技术的变革。毕竟，在不增加过多成本和损失用户体验的基础上提升能效，革新半导体产品是最简洁的办法，这是半导体特别是功率半导体和电源管理技术面临的机遇和挑战。
绿色、环保、节能一直是这几年电源动力系统技术创新的重点。随着绿色技术在各行业的不断渗透，新的行业标准也在推动产品升级。照明、电信、智能电网、智能家电等领域同样具有巨大的增长空间，也是电源厂商重点关注的方向。节能主要体现在电源产品本身的节能和整体机房节能，而“绿色”主要体现在提高整机效率、减少对电网的干扰以及节省空间、节约成本等方面。另外，模块化电源、网络化电源等也是目前的关注焦点。模块化电源，除了能提高电源供应的可靠性，企业自身还可根据用电负载选配模块。因此，厂商们如果想要在激烈的市场竞争中保持甚至提高市场占有率，持续技术和产品创新是重中之重。
整体发展趋势
回首2011年，尽管受消费支出减缓及今年3月日本强震导致供应链中断等影响，功率和电源管理半导体市场成长速度将较预期放缓，但整体而言未来五年的功率和电源管理半导体市场营收仍可望以7.2％的年平均成长率成长(数据来自iSuppli报告)，其主体发展趋势很大程度上来自利用半导体技术来改善电能传输和分配以及开发新的可再生能源(如风能和太阳能)方面。新型电源和功率半导体器件将不断出现；新材料，新技术不断得到发展和应用；体积小型化，组装模块化，功能系统化趋势明显。同时，电源和功率半导体在汽车电子领域也有着越来越广泛的使用，从电动工具到交通工具，可以看成是电源和功率半导体产品应用的一个新兴趋势。
最普遍的功率应用是转换、管理和分配。这些应用的基本子系统包括AC-DC、DC-DC和DC-AC，所有三种子系统的主要发展推动力量是采用性能更高的开关和控制电路。发展趋势是在系统加入更多的功率电子内容，以便提供各种功能如更便捷的显示(用于消费电子产品的LED显示)、通信(联网)，以及系统监控和保护。为了迎合系统发展趋势，功率半导体供应商正在推出具有高能效水平、高集成度的器件。
安森美半导体电源及便携产品全球销售及营销高级总监郑兆雄归纳，未来电源和功率半导体产品的市场需求和主要发展趋势包括提升能效、降低能耗、提高集成度、提升系统可靠性、减小电路板占位面积及提供更宽广范围的微型封装选择等，不仅符合日趋严格的电源能效规范标准要求以更节能，也满足不同终端应用所需。他特别举例，诸如点火系统、后视摄像头模块、仪表板等多种汽车应用都要求极低静态电流的低压降(LDO)线性稳压器。
ADI公司电源管理部门市场工程师张洁萍直言，市场对逆变器的重视程度倍增，对各种新产品的需求也将增长，包括在智能电表、电站更新换代、太阳能和风力发电厂与传输设备以及超高压输电线路方面的应用。另外，欧美在实行中的新标准将要求新能源设备，特别是太阳能光伏逆变设备，需要更高的转换效率、更长的使用寿命、更宽的实用温度范围及并网设备的更高的EMC要求，从安全的考虑，控制器及逆变器都需要完全的隔离技术：这些具体的要求也催生并推动了相应产业的发展，特别是一些新型的半导体器件，对于长寿命、高温度范围的隔离器件，提高电流、电压检测精度的器件，及低成本的控制器的需求都有较大的增长。
富士通半导体(上海)有限公司市场部高级经理王韵则认为，高耐压、多通道、高集成度、数字控制等是今后的趋势。为了实现复杂的输出控制，在电源产品当中会更多地集成数字接口、存储器和数字控制模块。所以可以发现，越来越多的电源芯片厂商开始强化数字方面的能力，包括通过直接兼并和收购一些做单片机的厂商。
Microchip模拟和接口产品部产品营销经理Stephen Stella坦言功率半导体领域目前有不少值得关注的发展势头，一直以来持续成为热点的仍然是集成。在大多数基本电源转换功能实现集成之后，人们正在尝试将更高级的功能和特性融入到电源系统乃至功率半导体IC中。这些高级功能包括板上诊断、智能、应用性能增强算法以及用户可配置性。这会对应用和产品开发周期产生广泛的影响。而这一尝试正处于萌芽阶段，因此提供的机遇层出不穷。他强调功率器件是这一切的推动因素，是连接关键系统组件的重要纽带。功率器件企业及其客户面临的挑战是如何提供和部署合适的功率器件，来支持高效且灵活的电源架构。尽管强势方法(需要自定义过程开发和芯片设计)可提供最优的解决方案，但显而易见的是，大多数应用无法做到经济高效。对于对成本无严格控制的应用，优化程度不高的可配置产品无疑是更具成本效益的解决方案，同时可将效率最大化。随着器件制造商不断提高产品的可配置性，器件制造商与客户将实现双赢。
飞兆半导 体韩国功率转换部门副总裁赵东辉认为，在功率分立器件方面，MOSFET正在从平面技术转向Super Tunction(电荷平衡)技术，以期改善导通状态电阻率(Rds(on))并实现快速开关。至于IGBT技术，则应用沟槽技术来减小片上横向隔离结构的尺寸，有助于减小芯片面积，同时保持性能。据报道，功率分立器件供应商几乎达到了基底材料和硅材料的极限。因而，新材料半导体器件预计将会替代传统的硅半导体器件。
明显地，宽带隙(WBG)半导体器件如SiC和GaN开关正在涌现，这些器件采用高成本效益的工艺技术来达到规模经济效益，从而保障大批量生产率。大规模推出WBG半导体的速度取决于市场的需求。市场对高效率、高密度和高温度应用器件的需求不断增长，推动功率半导体供应商以较预期更快的速度投入WBG半导体产品的竞争之中。
过去，功率半导体是作为单独的功率分立器件来开发的，有MOSFET、IGBT、二极管和功率控制器。但是，BCD工艺技术的开发，以及各种便携设备的推出，引导功率半导体供应商开发具有低成本和小占位面积的单芯片解决方案。自2000年以来，功率半导体器件领域一直是通过开发ASIC和ASSP功率管理IC来满足不同的市场需求。
提升能源转换效率
最直接有效的节能手段就是利用尽可能高的能源转换效率来驱动电子设备。所以，提升能源转换效率是半导体对节能科技最直接的贡献，从最初的80％到目前已经要求接近90％转换效率的能源之星标准越来越严格，对电源产品的设计和整体系统设计提出全新的要求。
安森美半导体郑兆雄总结提升能效的市场需求认为，需要结合采用更高能效的电源IC、功率器件和／或电机／电机驱动方案，以系统途径来提升电源产品能效。不仅要提升电源工作效率，又要改善功率因数，降低待机模式及轻载模式下的能耗。例如，由于通过电源的总电能中约有75％是在工作模式下消耗的，故提升电源在工作模式下的能效及降低损耗至关重要。而提升开关电源工作能效的一种有效技术是次级同步整流。此外，系统设计人员也面对不停减少电子设备电量消耗的挑战。消费类自家电如空调、洗衣机及冰箱等也正采用更高能效的变速电机来节能，“智能家电”的出现结合高能效电机的应用，将能耗降至最低。这相应地推动了白家电电源、通信及用户接口方案采用更多电子及半导体成分的商机。
德州仪器大中华区销售与市场总经理、中国总裁谢兵则表示，利用先进技术降低能源消耗是TI重点关注的领域。TI提供领先的DSP、微控制器(MCU)、模拟和电源管理解决方案，致力于提高能源使用效率，将现有能源的消耗降到最低。例如：TI提供的行动和视频感应装置可以自动控制建筑物中空调和照明系统的开启：利用TI先进的便携电源管理技术，单电池的使用寿命可以超过20年：混合动力车中的电池管理器件显著提高了车辆的行驶里程和供电系统寿命：TI的先进马达控制和电源管理设备使工业应用和家用电器的能效有了显著的提高。
ADI张洁萍从工艺角度分析认为，功率器件工艺的改进是提高效率的关键；从系统角度出发，符合系统应用及工作状态的控制方式极大地提高了系统效率。控制器件通过检测系统的工作状态，动态地调节输出电压来达到效率优化的目的。随着系统容量的不断扩充及空间的考量，电源的通道数有所增加，控制器件通过检测输出功率，调节输出通道的开通与关断来达到提升系统效率的目的。
照明的节能改造是最快速、最轻松的节省能源、降低成本的途径之一。LED光源市场预计年复合增长率达到22％，其市场规模在2014年将达到80亿美元。而这仅仅涵盖LED普通照明应用，并不包括其他非常大的LED市场领域，比如移动设备、交通灯、标识系统、液晶电视和计算机背光照明等。然而，在所有照明应用中，成本是一个主要因素。LED驱动解决方案必须尽可能便宜，同时提供应用所需的性能水平。
国际整流器公司亚太区销售副总裁潘大伟还特别指出，利用变频电机的空调和洗衣机等家电产品的不断普及。不过，电子控制单元的设计十分复杂，涉及数字、模拟和功率级。与此同时，针对大容量家电市场，设计人员必须以相对较低的成本实现高性能，他们希望获得具有小巧外形和高集成度的组件，以简化生产。譬如，iMOTION这样的集成设计平台，就是一种优化的系统结构，将专有高压IC与数字、模拟和功率模块，以及家电产品中面向无传感器电机控制的数字控制算法结合在一起。
被忽略的盲点
尽管电源管理对新式电子系统的可靠工作至关重要，但是，凌力尔特电源产品部产品市场总监TonyArmstrong认为，在今天的系统中，稳压器也许是最后一个仍然存在的、没有办法直接配置或监视关键电源系统工作参数的“盲点”。因此，电源设计师一直被迫使用混杂在一起的一堆排序器、微控制器和电压监察器来设定基本的稳压器启动和安全功能。数字可编程的DC／DC转换器已经使用很多年了、尤其是在具有VID输出电压控制的VRM核心电源中。但是直接从稳压器监视工作状态信息的能力，尤其是监视实时电流的能力，仍然一直缺失。
另一方面，诸如I2C等标准串行数字总线的使用使进出数字DC／DC转换器的通信能简单、高效率地进行，而且PMBus等新出现的标准为组件实现互操作性提供了方便。包括启动特性和定时、输出电压和电流限制、裕度控制规格、以及过压和欠压监察在内的重要稳压器参数都能直接以数字方式设定，从而取代了用电阻器和占用大量空间的排序及监视产品进行设定的方法。此外，诸如温度、输入和输出电压及电流等关键工作参数可以非常容易地监视，并可用来优化系统性能和可靠性。
Tony Armstrong指出，数字电源系统管理的一个主要好处是降低了设计成本，加快了产品上市。利用一种具直观式图形用户界面(GUI)的全面开发环境，可以高效率地开发复杂的多轨系统。这类系统还能通过GUI而不是通过焊接在“白色导线”定位点中实现更改，因此简化了电路内测试(ICT)和电路板调试。另一个好处是由于提供了实时遥测数据，所以有可能预测电源系统故障，并采取预防性措施。也许最重要的是，具有数字管理功能的DC／DC转换器使设计师能开发“绿色”电源系统，这类系统能在负载点、电路板、机架甚至系统安装级以最低能耗满足目标性能要求(计算速度、数据传输速率等)，从而在产品的寿命期内，降低了基础设施成本和总体拥有成本。
便携产品的挑战
手持消费电子产品现在越来越迈向各种电子设备中为耗电量第一大 户，现在的便携式产品集成的功能越来越多，产品性能越来越高，彩色LCD屏幕尺寸越来越大，而消费者对产品外形及体积要求更轻更薄，同时还要兼具更长的续航时间。这些日益增长的需求为便携式移动设备的电源管理系统带来严峻的挑战：电池能量密度的提高速度远远跟不上复杂度不断提高的便携式设备的功耗要求。此外，对于手持类消费电子产品，待机功耗是一个重要指标。像手机、平板电脑等产品，大多数时间都处于待机状态，如何节省待机状态下的功耗将会影响产品的续航能力。
富士通半导体王韵预计电源管理(PMU)自身的待机功耗将在2年内降到现有的1／10－1／20。在效率方面，富士通在电源管理产品中加入了智能控制，能通过核心器件的控制对电源系统进行动态的管理，使系统的能耗始终处于高效率低功耗的状态。特别是在手机应用中，随着智能手机的大屏化和处理器性能提升，智能机已经很难像以前功能机一样实现超长待机。一般来说应用处理器(AP)中每个核需要电流1A左右。4核手机的话，就需要高达4A的电流支持。这对于手机上的PMU来说，就需要考虑在保证高效率的前提下、如何实现大电流供电和降低芯片面积将会非常关键。
王韵还强调，未来的便携设备中的电源产品要往开源节流的方向发展，一方面对系统电源进行快速多样的补充，比如使用快充的方式给电池充电，或太阳能动能等辅助充电：另一方面想办法减少系统功耗，比如使用动态智能控制，减少不必要的消耗。这样一来，对于便携式设备的应用，怎样提高系统性能的同时又保证芯片的面积将是电源产品发展的一大难点。
凌力尔特Tony Armstrong详细分析了这个市场的需求，便携式电源应用市场广泛且多样化。产品包括平均消耗微瓦级功率的无线传感器节点、配备数百瓦／时电池组且放置在小推车上的医疗或数据采集系统等。不过，尽管种类很多，但还是有几种共同的趋势，即设计师不断需要产品提供更大的功率，以支持越来越多的功能，并需要用任何可用电源给电池充电。第一个趋势需要增大电池的容量。不幸的是，用户常常不耐烦等太长时间，因此要提高容量，电池就必须在合理的时间内充完电，这就导致充电电流增大。第二个趋势需要电池充电解决方案提供非常大的灵活性。
考虑一下新式手持设备，面向消费者的设备和工业设备可能包括蜂窝手机调制解调器、Wi-Fi模块、蓝牙模块、大型背光照明显示器……这个组件清单还可以包括很多内容。很多手持式设备的电源架构与蜂窝手机类似。一般情况下，将一个3.7V锂离子电池作为主电源使用，因为这类电池有较高的单位重量(Wh／kg)和单位体积(Wh／m3)能量密度。过去，很多大功率设备使用7.4V锂离子电池，以降低电流要求，但是低价5V电源管理IC面世以后，越来越多的手持式设备转向了电压较低的架构。平板电脑很好地说明了这一点，一个典型的平板电脑包括各种重要功能和非常大(就便携式设备而言)的显示屏。当用3.7V电池供电时，容量必须达到数千毫安-时。为了在几个小时内给这样的电池充完电，需要数千毫安的充电电流。
不过，问题还不仅限于大的充电电流，如果没有大电流交流适配器可用，那么消费者还想用USB端口给大功率设备充电。为了满足这种需求，当交流适配器可用时，电池充电器必须能以大电流(>2A)充电，同时仍然能高效率地利用USB端口提供的2.5W至4.5W功率。此外，产品需要保护敏感下游低压组件免受可能的损坏及导致过压事件，并将大电流从USB输入、交流适配器或电池无缝地引导到负载，同时最大限度地降低功耗。这为电池IC制造商创造了绝好的机会，使他们有机会开发可安全地管理电池充电算法并监视关键系统参数的IC。
安森美半导体郑兆雄则指出，电源技术仍在不断地发展之中，不断地提升能效、提高可靠性及减小尺寸等，那些同时能够满足设计人员更多设计目标的产品及技术，就更能受到设计人员的青睐，也更有能力改变电源市场格局。便携电子设备设计人员须满足消费者对更多功能、更长电池使用时间、更薄更轻外形的需求。智能手机及平板电脑极重视能效及功率密度，因此须创新型新方案以配合复杂的使用需求。此外，这些产品的出现也推动由传统计算机键盘及鼠标接口模式迈向新的触摸及语音接口模式。这就为带手势识别的先进多点触摸接口产品及直觉型语音接口带来了商机。安森美半导体的高能效电源及接口方案、宽广阵容的保护器件及先进的微封装方案符合未来便携设备的需求。
ADI张洁萍认为，便携式移动设备的电源管理系统应致力于以下几个方面：第一，电源管理系统中最根本的问题：如何提高电源效率。第二，平衡效率与尺寸。提高频率可以使用较小的电感，这样可以有效的减少PCB面积。但提高频率的同时，也会降低系统的效率，所以在工作频率和PCB面积间需要找到一个合理的平衡点。第三，RF和音频线路则要求电源管理系统具有更低的噪音和更高的隔离。
由于设计人员和技术人员正在将硅性能推向物理极限，所以，进一步提高性能变得更为复杂，并且成本高昂。在某些情况下，以更小能耗实现更高功率密度，同时减小系统尺寸、复杂程度，并降低成本，需要采用新技术或者新材料制造组件。IR公司潘大伟介绍，IR基于CaN(氮化镓)的功率器件技术平台就是一个很好的例子，将引领电源设计走向新的高能效时代。与先进的硅基技术平台相比、基于GaN的功率器件技术平台——GaNpowIR，将能使关键应用的优值系数(FOM)提高10倍。IR将能提供的一些重大优势包括，通过专为大批量生产而设计的流程将能确保业界领先的质量、供货保证和成本结构。
迎接挑战
电源技术仍在不断地发展之中，不断地提升能效、提高可靠性及减小尺寸等，那些同时能够满足设计人员更多设计目标的产品及技术，就更能受到设计人员的青睐，也更有能力改变电源市场格局。
郑兆雄认为，要提升电源工作效率，一个重要手段是降低PFC段的功率损耗，故采用高能效的PFC控制技术至关重要。而在一些对外形因数有严格要求的应用中，如纤薄型液晶电视或笔记本适配器等，更对PFC控制器及外部元器件高度有着严格要求。在这些应用中，可以采用交错式PFC技术来帮助满足设计要求。所谓交错式PFC，是在原本单个较大功率PFC段的地方并行放置2个功率为其一半的较小功率PFC段来替代。这两个功率较小的PFC段以180°的相移交替工作，总输入电流(IL(tot))和输出电流(ID(tot))纹波都将大幅降低。交错式PFC更易于设计、便于采取模块化途径、散热更好，且支持使用尺寸更小的外部元器件，从而利于纤薄设 计。安森美半导体不仅推出采用2颗NCP1601控制器的分立式交错PFC方案，更推出了单芯片2相交错式PFC控制器NCP1631，替代2颗NCP1601，驱动2个PFC支路，提供接近1的高功率因数。NCP1631可以实现同样的低高度设计，适合任何需要PFC的脱机式应用，尤其是纤薄平板电视。
张洁萍指出，随着3G技术的迅猛发展，金融、电信网络的新一代基站和数据中心的建设，也对电源动力系统提出了更高的要求。与此同时，3G技术通信网络大规模普及，集中度越来越高，数据量传输量越来越大，这就要求电源厂商必须加大对创新技术的投入，提高产品的高效节能性能，并通过推出高附加值的产品或解决方案来为用户节约投资成本，同时保障运行的稳定性和高效性，才能充分保障用户体验。
飞兆半导体郑东辉介绍该公司的策略一直是追求功率密度领导地位，为此飞兆半导体发表了一种新的功率专用封装技术Dual Cool，以满足电子产品设计对更高效热管理的不断攀升的严苛要求。该技术通过在封装顶部增加一个散热块，在垂直MOSFET裸片结构的漏极和源极形成一条直接散热路径。利用这种结构，除了到印制电路板的直接传导路径之外，还能利用一个散热系统在封装顶部实现额外的冷却。
最近，为了提升效率和控制性能，许多马达控制应用已经采用了逆变器解决方案。即便在家用电器领域，BLDC逆变器解决方案正在普及。不过，关键问题是如何提高这些解决方案的成本效益和可靠性，许多功率器件供应商针对这一市场推出分立器件或模块解决方案。
制造商喜好使用模块解决方案，因为相比分立解决方案，模块解决方案具有数项优势。首先，模块方案有助于提高系统的可靠性和效率。许多成套设备开发人员在设计功率部件和栅极驱动电路时遇到了困难，因其布局周边是非常敏感的。而模块解决方案在设计中考虑了这些因素，以期减小杂散电阻／电感并优化开关特性，这可以通过优化硅晶片安排及缩短引线粘接长度来实现。其次，模块方案能够简化成套设备的设计和制造过程。最近，瞄准家用电器的低成本模块产品集成了某些不可缺少的外设，如Bootstrap二极管和NTC热敏电阻，以及具有较低热阻的隔离基底材料，能够简化装配过程并提高散热性能。
另一个设计挑战来自于汽车节能领域，无论每年销售多少辆汽车，汽车中的电子产品都将持续增加。混合型及全电动型汽车的不断推广将进一步推动这个市场的发展。在这个市场上，凌力尔特的电池管理系统(BMS)产品系列被普遍接受，而且是目前处于生产中和路上行驶的汽车采用的惟一BMS产品。
针对汽车电池系统，英飞凌的主动平衡解决方案是针对锂电充放电进行主动均衡处理的智能型方案，并在海外申请了专利。该方案采用特制变压器来将电池单体中的能量转移到电池包中，或者在各个电池包中转移，可以帮助提高能源效率，减少电池单体不一致而产生的问题，并将电池使用时间提高至少10％，对降低整个电池系统的成本起到极大作用。目前，该方案已被福田汽车所采用。福田汽车将首先在多款电池管理系统(BMS)中采用英飞凌的这款方案，优化电池管理系统软、硬件。这也是英飞凌公司首次将该技术应用于商用车领域。
而新能源汽车的马达驱动有别于一般的通用变频器是牵引应用，它的工作气候环境比较恶劣，负载大小随着启动，加速，减速而不断变化，这对模块的寿命和可靠性有很大影响。英飞凌认为需要采用高可靠性的模块工艺，以提高芯片的功率端子之间联接线及衬底与基板承受热疲劳的能力，其第四代IGBT功率周次提高了四倍，PrimePACKTM和EconoDUALTM3等模块温度周次比工业级大电流模块IHM提高了四到五倍。
Tony Armstrong直言，凌力尔特2008年推出了LTC6802，该IC能对电动型汽车的动力传动系统需要的大型高压电池组进行准确的监视。这个电池监视IC将数据采集任务缩小到单个器件中，能支持长串电池。结果是，与过去的分立式解决方案相比，极大地提高了性能、成本效益和空间利用率。这个完整的电池测量IC包括一个12位ADC、一个精确电压基准、一个高压输入多路转换器和一个串行接口。每个LTC6802都能测量由多达12节电池串联组成的电池组中的单个电池，该器件的专有设计允许多个LTC6802串联叠置而无需光耦合器或隔离器，从而允许在一长串串联连接的电池组中精确地监视每节电池的电压。在2008年，凌力尔特还推出了LTC6802的伴随器件LTC6801，从而为这类高压电池组提供了冗余监视。经过3年的生产以及通过汽车在路上行驶对设计进行的验证、凌力尔特最近推出了第二代电池监视IC LTC6803。凭借在汽车行业积累的真实经验，该第二代IC具有更高的抗噪性能、可与更广泛的电池兼容、功耗更低、以及为安全／可靠工作提供了广泛自测试功能。
新能源应用
全球能源需求量的增长已经远远高于传统能源的供应，加快低碳经济发展已经成为全球的共识。太阳能是目前市面上最具前景的再生能源之一。而且，由于政府的积极推动政策，加上传统电能的成本不断攀升，越来越多家庭开始转为使用太阳能，在自己的屋顶上安装光伏系统。太阳能电池、LED照明等替代能源应用成为半导体市场的热点。
能源效率将依然是一个关键的推动力，而照明的节能改造是最快速、最轻松的节省能源、降低成本的途径之一。LED光源市场预计年复合增长率达到22％，其市场规模在2014年将达到80亿美元。而这仅仅涵盖LED普通照明应用，并不包括其他非常大的LED市场领域，比如移动设备、交通灯、标识系统、液晶电视和计算机背光照明等。然而，在所有照明应用中，成本是一个主要因素。LED驱动解决方案必须尽可能便宜，同时提供应用所需的性能水平。国际整流器公司的潘大伟介绍，IR最近推出高压降压稳压器控制IC，用于LED灯泡替换、LED灯管照明和其他非隔离式LED驱动应用。IRS2980是高压LEDrivIR IC系列的首款产品，额定电压为600V，利用滞环电流模式，进行精确的电流调节。这款LED降压驱动器具有低边MOSFET驱动以及高压内部稳压和高边电流感测功能。该转换器兼容电子PWM调光，电流控制范围为0％-100％。
TI谢兵介绍，近年来，TI投资建设了两个与替代能源相关的实验室：LED照明实验室(LED Lighting Lab)和太阳能系统实验室(Solar Energy Systems Lab)。这两个实验室充分利用了TI在模拟、嵌入式领域不同产品线的技术和人才优势，并与客户紧密合作完成系统架构和芯片级的IP设 计，产品定义，应用指南等创新突破的开发。就太阳能领域来说，太阳能逆变器在很大程度上依靠模拟和嵌入式处理技术的发展来提高效率、增加系统安全性，降低安装和维护成本。目前，TI的MCU在太阳能逆变器市场已经占据了35％的市场份额。TI在太阳能系统上的研发覆盖从毫瓦级到千瓦级的太阳能系统。现在TI正在研究的太阳能系统优化方案，在太阳能板上集成DC／DC转换器，并在室内和便携式太阳能系统中使用最大功率点跟踪技术。
随着人们能源意识的增强以及不可再生能源的不断消耗，世界各国更加关注太阳能等可再生的清洁能源。郑兆雄介绍，安森美半导体身为应用于高能效电子产品的首要高性能硅方案供应商，同样关注太阳能等应用领域，提供应用于太阳能板及电源逆变器的丰富的电源管理芯片及外部元器件，如电源管理(IGBT／MOSFET驱动器、DC-DC转换器、PWM转换器)、分立器件、功率分立器件(整流器、IGBT、超极结高压MOSFET)、微控制器及电力线通信(PLC)调制解调器等。安森美半导体的优势在于拥有电源管理领域的深厚专知和技术，并提供应用于太阳能的全面的电源管理芯片及分立器件产品线，以及PLC调制解调器等产品，配合太阳能作为分布式电源接入智能电网后的智能电表等应用。
作为新能源技术的领导者，英飞凌认为，从风电来看，提高单机功率是个趋势，尤其离岸和潮汐带的风力资源决定需要大功率风机，以提高资源利用率。这就需要更大电流、更高电压的功率半导体器件，主要是高压大电流的IGBT模块和功率组件Stack。对于太阳能发电，功率器件的效率更重要，他们在不断发展中，如构槽栅场终止技术FieldStop IGBT、HighSpeed3 IGBT、CoolMOS，碳化硅二极管SiC在高能效的太阳能逆变器有出色的表现。而新能源汽车的马达驱动有别于一般的通用变频器是牵引应用，它的工作气候环境比较恶劣，负载大小随着启动，加速，减速而不断变化，这对模块的寿命和可靠性有很大影响。这就需要采用高可靠性的模块工艺，以提高芯片的功率端子之间联接线及衬底与基板承受热疲劳的能力。
当然，新能源解决方案，并不仅仅局限于自然界的清洁能源，能量收集这个全新的节能概念现在已经成为现实。
Microchip高级单品级架构部资深产品营销经理Jason Tollefson认为未来机遇主要存在于电表、太阳能逆变器和能量采集这三个领域。新型电表需要允许本地发电设备与电网连接，并且必须是智能电表，能够跟踪发电量、为多费率计价提供精确时间，并将这些数据传送到公共事业公司。实施高效太阳能逆变器可以限制与直流一交流转换相关的损耗，单片机通常在提高其效率方面能发挥重要作用。最终，企业会设法向无线传感器网络迁移。能量采集和超低功耗电子设备使部署无电池解决方案成为可能，从而推动这一转变进程。
对于新能源技术来说，富士通半导体王韵也承认，能量转换和回收技术非常重要。如何利用室内灯光给电池充电?如何将走路时产生的震动能量回收回来?富士通半导体早在多年前就开始针对能量转换和回收技术进行研究和技术积累。已经开始在超低照度能量转换、震动能量转换方面做产品开发。将在年内推出相关的芯片产品。
关于能量收集技术，凌力尔特公司已经将其付诸现实，Tony Armstrong介绍，能量收集的概念已经问世10多年了。不过，在真实环境中实现的环境能源供电系统一直笨重、复杂且昂贵。然而，也有一些市场成功地采用了能量收集方法，包括交通基础设施、无线医疗设备、轮胎压力检测和楼宇自动化。尤其是在楼宇自动化系统中，诸如占位传感器、恒温器甚至电灯开关等产品，已经去掉了通常与安装这些产品有关的电源或控制线，并转而使用了本地的能量收集系统。
采用能量收集技术的无线网络可以在大楼中将任何数量的传感器连接到—起，以在整幢大楼或某些房间未使用时，通过调节温度或关掉非必要区域的电灯，以降低HVAC及电力成本。此外，与布设长长的电源线或更换电池所需的日常维护相比，能量收集电子产品的成本常常更低，因此，采用能量收集供电方法，显然有经济益处。
不过，如果每个节点都需要自己的外部电源，那么无线传感器网络的很多优点就都失去了。尽管事实上，不断发展的电源管理方法已经使电子电路能在给定电源情况下工作更长时间，但是这种工作时间的延长仍然受到限制，而能量收集电源则提供了一种能起补充作用的方法。因此，能量收集通过将本地环境能源转换成可用电能，而成为一种给无线传感器节点供电或者补充无线传感器节点的方法。
目前，所有无线传感器节点都能在几百μW至几十mW的功率范围内工作，因此用非传统电源为无线传感器节点供电是可行的。这已经导致了能量收集电源的使用，这类电源在使用电池不方便、不实际、昂贵或危险的系统中，为给电池充电、补充或取代电池而供电。显然，如果电池更换周期可以从两年延长至5到7年，那么将能显著地节省维护费用。
最新和现成有售的能量收集产品，例如振动能量收集产品和室内光伏电池，在典型工作条件下，可产生mW量级的功率。尽管这个量级的功率也许看起来用处有限，但多年来收集组件的工作可能意味着，无论从能量提供还是从每能量单位的价格上看，能量收集产品与寿命很长的主电池的作用大致相似。此外，采用能量收集的系统在电量耗尽后，一般能再充电，而由主电池供电的系统则不可能做到这一点。