电源管理芯片行业报告（28页）

电源管理芯片主要是为了保证电源系统的稳定运行，只要有 电源应用的场景都需要进行电源管理，在手机、TWS 耳机等可穿戴 设备、通信基站、汽车、工业、物联网等场景中，电源管理芯片 的身影都屡屡出现。以手机为例，智能手机包含屏幕显示、摄像 头、内存等不同的功能模块，各个模块的正常运作电压都不同， 比如内存需要较低的工作电压，而屏幕显示需要较高的工作电 压。锂电池直接供电无法满足各模块的供电要求，因此就需要电 源管理芯片把锂电池提供的电压进行转换，得到期望的电压来支 持各个模块的运行。得益于广泛的应用领域，电源管理芯片出货量在各类芯片中 位居第一。据 IC Insights 预计，2020 年电源管理芯片出货量仍 位居所有芯片品类出货量第一，达到 651 亿颗，约占芯片总体出 货量的 20%，且高于第二到第四名的芯片出货量之和。电源管理芯片作为模拟芯片，和数字芯片的发展特点存在较 大差异。模拟芯片追求可靠性、稳定性，对工程师设计经验要求 较高，对于制程工艺线宽要求不高，产品生命周期长；数字芯片 设计按摩尔定律发展，追求高运算速度，对制程工艺线宽要求较 高，设计师培养速度较快，产品更新迭代也快。从不同应用领域的差别来理解电源管理芯片的技术特点。

消 费电子领域工作电压和功率都较低、电流较小、产品更新迭代较 快，对于电源管理芯片的技术要求主要集中在小尺寸、低功耗、 性价比；汽车、通信、工业领域工作电压和功率都较高、电流较 大、产品使用周期较长，对于能耗、使用寿命的要求更高，因此 更加注重失效率、能效（低功耗）、可靠性等质控类指标，对于成 本相对不是非常敏感。因此，相比于消费电子领域，汽车、通 信、工业需要在更高电压、更大电流、更高功率场景下实现高效 的电源管理目标，在工艺层面上面临着很大的挑战。工艺与设计的协同是电源管理芯片设计从低端向高端突破的 关键，BCD 工艺是目前比较主流的模拟工艺。最早的模拟工艺是 1950 年诞生的双极（Bipolar）工艺，双极器件一般用于功率稍大 的电路中，具有截止频率高、驱动能力大、速度快、噪声低等优 点，但其集成度低、体积大、功耗大。1960 年代， CMOS（互补金 属氧化物半导体）工艺出世，CMOS 器件具有集成度高、功耗低、 输入阻抗高等优点，驱动逻辑门能力比其他器件强很多，弥补了 双极器件的缺点。1970 年代，适合功率器件的 DMOS（双扩散金属 氧化物半导体）工艺出现，DMOS 功率器件具有高压、大电流的特 点。1985 年，意法半导体研发出了 BCD 工艺，可以把 Bipolar 器 件、CMOS 器件、DMOS 功率器件同时制作在同一芯片上。BCD 工艺 综合了 Bipolar、CMOS、DMOS 的优点，适用于高压、大电流、大 功率应用，可大幅降低功率耗损，提高系统性能，节省电路的封 装费用，并具有更好的可靠性。