Sintesi

Il circuito integrato di gestione dell'alimentazione (PMIC) 1216AP06 è un dispositivo a semiconduttore specializzato progettato per gestire e regolare l'alimentazione dei sistemi elettronici. I PMIC sono componenti cruciali in un'ampia gamma di applicazioni, tra cui smartphone, computer portatili, sistemi automobilistici, macchinari industriali e soluzioni per le energie rinnovabili. Garantiscono un consumo energetico efficiente svolgendo varie funzioni come la regolazione della tensione, il sequenziamento dell'alimentazione, la gestione della batteria e la gestione termica, prolungando così la durata della batteria e migliorando le prestazioni e l'affidabilità dei dispositivi elettronici. I PMIC sono ampiamente classificati in regolatori lineari e regolatori a commutazione, ciascuno dei quali offre vantaggi distinti a seconda dell'applicazione. I regolatori lineari, noti per la loro bassa rumorosità, sono ideali per gli ambienti sensibili al rumore, mentre i regolatori a commutazione offrono una maggiore efficienza utilizzando un elemento di commutazione per convertire la tensione di ingresso nella tensione di uscita desiderata. Tra i progressi più significativi nella tecnologia dei PMIC vi sono i regolatori isteretici, che assicurano una regolazione efficiente della tensione senza la necessità di dissipatori di calore, e funzioni come la funzione ECO, che ottimizza il consumo energetico passando dalla modalità ad alte prestazioni a quella a basso consumo. Il modello 1216AP06, in particolare, è ottimizzato per le applicazioni di alimentazione switching off-line (SMPS) e per i convertitori DC-DC. È dotato di un controllore PWM in modalità tensione a frequenza fissa, limitazione della corrente impulso per impulso, blocco della sottotensione e una serie di protezioni come il sovraccarico e la sovratensione. Queste caratteristiche rendono il 1216AP06 adatto a progetti di alimentazione ad alta efficienza, garantendo un funzionamento stabile e affidabile in varie applicazioni elettroniche. Con l'avanzare della tecnologia, l'importanza dei PMIC nell'industria dei semiconduttori è destinata a crescere, spinta dalla crescente domanda di dispositivi elettronici più piccoli, potenti ed efficienti dal punto di vista energetico. Lo sviluppo e l'adozione dei PMIC sono inoltre influenzati in modo significativo dalla necessità di migliorare le soluzioni di gestione dell'alimentazione in settori come l'elettronica automobilistica e le energie rinnovabili. Nonostante alcune fluttuazioni nelle dinamiche di mercato, le prospettive a lungo termine per i PMIC rimangono positive, sostenute dalle continue innovazioni e dall'espansione delle applicazioni in diversi settori.

Panoramica

I circuiti integrati di gestione dell'alimentazione (PMIC) sono componenti elettronici specializzati progettati per gestire e regolare l'alimentazione di un'ampia gamma di dispositivi elettronici.

. Svolgono un ruolo fondamentale nel garantire un consumo efficiente di energia, eseguendo varie funzioni come la regolazione della tensione, il sequenziamento dell'alimentazione, la gestione della batteria e la gestione termica. I PMIC sono fondamentali nell'elettronica moderna, in quanto consentono a dispositivi come smartphone, computer portatili, indossabili e dispositivi IoT di ottenere prestazioni ottimali e di prolungare la durata della batteria. L'evoluzione dei PMIC è stata guidata dalla necessità di migliorare il tracciamento e l'utilizzo delle risorse, soprattutto durante gli incidenti su larga scala. Inizialmente, questi processi venivano gestiti con strumenti di base come lavagne a secco e metodi carta e penna, che erano funzionali ma non scalabili per emergenze più significative. Con il progredire della tecnologia, sono stati sviluppati PMIC più sofisticati per soddisfare le crescenti esigenze di efficienza e affidabilità nella gestione dell'energia. I PMIC possono essere suddivisi in regolatori lineari e regolatori a commutazione. I regolatori lineari, come quelli a basso dropout (LDO), forniscono una tensione di uscita stabile dissipando l'energia in eccesso sotto forma di calore e sono noti per la loro bassa rumorosità, che li rende adatti ad applicazioni sensibili al rumore. D'altra parte, i regolatori a commutazione utilizzano un elemento di commutazione per convertire la tensione di ingresso nella tensione di uscita desiderata in modo più efficiente, offrendo una maggiore efficienza ma con una maggiore complessità rispetto ai regolatori lineari. Un tipo notevole di regolatore a commutazione è il regolatore isteretico, che impiega un comparatore con isteresi in ingresso per mantenere la tensione di uscita entro un intervallo specifico. Questo approccio non solo garantisce una regolazione efficiente della tensione, ma distribuisce anche la dissipazione di potenza interna su più dispositivi di alimentazione, eliminando potenzialmente la necessità di un dissipatore di calore. Un'altra caratteristica avanzata presente in alcuni PMIC è la funzione ECO, che consente al dispositivo di passare dalla modalità ad alte prestazioni a quella a basso consumo per ottimizzare il consumo energetico in base ai requisiti di utilizzo. I PMIC sono parte integrante della funzionalità e dell'affidabilità dei sistemi elettronici, in quanto proteggono i componenti dai danni dovuti alle fluttuazioni di tensione. Tecniche come la marginazione dell'alimentazione, che prevede la verifica della funzionalità del sistema ai limiti di tensione di alimentazione superiore e inferiore specificati, migliorano ulteriormente l'affidabilità e la longevità dei dispositivi elettronici. Con la continua crescita della domanda da parte dei consumatori di dispositivi più piccoli, potenti ed efficienti dal punto di vista energetico, si prevede che l'importanza e le capacità dei PMIC aumenteranno, consolidando il loro ruolo di componenti indispensabili nell'industria dei semiconduttori.

Caratteristiche principali

I circuiti integrati di gestione dell'alimentazione (PMIC) sono componenti essenziali dei moderni sistemi elettronici e forniscono una serie di funzionalità per garantire il funzionamento efficiente e affidabile di vari dispositivi.

Sequenza di alimentazione

Nei sistemi multialimentazione, i PMIC con funzionalità di sequenziamento dell'alimentazione assicurano che la tensione di ciascun alimentatore venga attivata e disattivata nella sequenza corretta. Questa funzione utilizza MOSFET interni o esterni per commutare gli alimentatori in modo prevedibile e sicuro, evitando potenziali danni e garantendo la stabilità del sistema.

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Numerosi canali di uscita

I PMIC comprendono generalmente numerosi canali di uscita con diverse disposizioni di tensione e corrente, facilitando l'alimentazione di più componenti all'interno di un sistema. Questa versatilità consente a un singolo PMIC di gestire in modo efficiente i requisiti di alimentazione di diversi elementi all'interno di un dispositivo.

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Programmabilità

Un numero significativo di PMIC vanta la programmabilità, offrendo agli utenti la possibilità di adattare i parametri del circuito integrato a specifiche applicazioni. Questa caratteristica aumenta la versatilità dei PMIC, consentendo la personalizzazione in base alle esigenze uniche di gestione dell'alimentazione dei diversi sistemi elettronici.

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Miglioramento dell'efficienza

Per aumentare l'efficienza complessiva, i PMIC integrano meccanismi come la modulazione di tensione, il dynamic voltage-frequency scaling (DVFS) e le modalità di conservazione dell'energia. Queste tecniche contribuiscono a ottimizzare l'utilizzo dell'energia e a prolungare la durata della batteria nei dispositivi portatili.

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Interfacce di comunicazione

Alcuni PMIC sono dotati di interfacce di comunicazione come I2C o SPI, che consentono agli utenti di configurare e monitorare le prestazioni del CI. Ciò consente un migliore controllo e integrazione all'interno di sistemi elettronici complessi, facilitando le regolazioni e la diagnostica in tempo reale.

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Tensione di uscita stabile

I regolatori all'interno dei PMIC mantengono una tensione di uscita stabile indipendentemente dalle fluttuazioni in ingresso, assicurando che i componenti sensibili ricevano un'alimentazione costante. Questa stabilità è fondamentale per il funzionamento affidabile dei processori e di altri elementi critici dei dispositivi elettronici.

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Regolatori a bassa caduta (LDO)

I regolatori LDO nei PMIC offrono una piccola differenza tra le tensioni di ingresso e di uscita, consentendo di ottenere uscite strettamente regolate. Forniscono una risposta rapida ai transitori per gestire carichi dinamici, mantenendo la stabilità della tensione di uscita in condizioni variabili, come le variazioni della tensione di ingresso, della corrente di carico di uscita e della temperatura.

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Specifiche tecniche

Il circuito integrato di gestione dell'alimentazione 1216AP06 è dotato di un controllore PWM a frequenza fissa ottimizzato per applicazioni SMPS (switch-mode power supply) e convertitori DC-DC off-line che richiedono un minimo di componenti esterni.

. Questo circuito integrato comprende un oscillatore trimmato per un controllo preciso del duty cycle, un riferimento compensato in temperatura, un controllo on/off, un amplificatore di errore ad alto guadagno, un comparatore di rilevamento della corrente e un'uscita totem-pole ad alta corrente. Tra le caratteristiche di rilievo vi sono la limitazione della corrente impulso per impulso, il blocco della sottotensione (UVLO), una corrente operativa tipica di 7 mA, l'avvio graduale, il controllo on/off, la protezione da sovraccarico (OLP), la protezione da sovracorrente (OCP) e la protezione da sovratensione (OVP). Inoltre, incorpora un controllo on/off e un circuito di soft-start che, se utilizzati insieme a MOSFET di potenza complementari e a circuiti integrati di fattore di potenza ad alte prestazioni, consentono di realizzare progetti di SMPS che offrono un'elevata efficienza e rispettano gli standard pertinenti per l'emissione di armoniche. Il 1216AP06 funziona con un'architettura a frequenza costante e spettro diffuso che fornisce un'uscita e un ingresso regolati a bassissimo rumore. Questa architettura utilizza frequenze di commutazione casuali tra 1 MHz e 1,6 MHz, che impostano la velocità di carica e scarica dei condensatori volanti, ottenendo un rumore di uscita estremamente basso e un rumore di ingresso significativamente ridotto rispetto alle pompe di carica convenzionali. Il circuito integrato include due pompe di carica a condensatori commutati per ridurre la tensione VIN a due tensioni di uscita regolate, che operano a 180° di sfasamento per ridurre l'ondulazione in ingresso. La regolazione si ottiene rilevando ciascuna tensione di uscita attraverso un divisore di resistenza esterno e modulando la corrente di uscita della pompa di carica in base al segnale di errore. Questo sofisticato design garantisce un'elevata efficienza e prestazioni affidabili in diverse applicazioni, tra cui caricabatterie e televisori, in particolare quando il setpoint di corrente scende al di sotto di un valore specifico, attivando la modalità di salto di ciclo per una maggiore efficienza.

Design e architettura

La progettazione di circuiti integrati per la gestione dell'alimentazione (PMIC) comporta la considerazione meticolosa di diversi fattori per garantire efficienza e affidabilità. Gli elementi fondamentali di un PMIC comprendono in genere un regolatore di tensione, un convertitore di potenza e un caricabatterie, che gestiscono e regolano l'alimentazione dei dispositivi elettronici.

. Ciascuno di questi componenti svolge un ruolo fondamentale nel mantenimento della stabilità della tensione, nel controllo del flusso di corrente e nella supervisione delle funzioni della batteria.

Processo di progettazione del PMIC

Il processo di progettazione dei PMIC integra diversi elementi costitutivi, essenziali per una gestione efficiente dell'alimentazione. I progettisti devono tenere conto di vari parametri critici, come l'efficienza energetica, la gestione termica e i circuiti di protezione, per creare un PMIC che soddisfi gli standard di prestazioni e affidabilità.

. Ad esempio, il layout di un alimentatore switching, un elemento comune dei PMIC, deve essere progettato con cura per evitare instabilità e interferenze elettromagnetiche (EMI). Ciò comporta l'utilizzo di tracce larghe e corte per il percorso principale della corrente e per le tracce di massa dell'alimentazione, nonché la collocazione di componenti come condensatori di ingresso e di uscita e induttori il più vicino possibile al circuito integrato.

Componenti chiave

Regolatori di tensione

I regolatori di tensione sono fondamentali per garantire la stabilità della tensione nei vari punti del dispositivo. Mantengono una tensione di uscita costante indipendentemente dalle variazioni della tensione di ingresso o delle condizioni di carico.

. Questa stabilità è fondamentale per il corretto funzionamento di tutti i componenti elettronici del dispositivo.

Limitatori di corrente

I limitatori di corrente impediscono un flusso eccessivo di corrente elettrica, proteggendo i componenti da potenziali danni dovuti a situazioni di sovracorrente. Svolgono un ruolo fondamentale per la sicurezza e la durata del dispositivo.

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Logica di controllo

La logica di controllo di un PMIC supervisiona la sequenza di alimentazione, rileva le anomalie e gestisce altre funzioni essenziali. Questo componente è responsabile del funzionamento intelligente del PMIC, assicurando che tutti i compiti relativi all'alimentazione vengano eseguiti senza problemi.

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Circuito di gestione della batteria

Per i dispositivi alimentati da batterie, i PMIC integrano circuiti dedicati alla carica e al monitoraggio della batteria. Ciò garantisce l'uso efficiente e la longevità della batteria, gestendo i cicli di carica e prevenendo condizioni di sovraccarico o scarica profonda.

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Considerazioni sul layout

Il layout fisico di un PMIC è cruciale quanto la sua progettazione architettonica. Ad esempio, nelle applicazioni con corrente di picco elevata e alta frequenza di commutazione, il layout deve garantire una resistenza e un'induttanza minime nei percorsi di corrente principali per mantenere la stabilità e ridurre al minimo le EMI.

. Ciò richiede un posizionamento strategico dei componenti e un'accurata separazione delle tracce di terra di controllo e di alimentazione per ottimizzare le prestazioni.

Prestazioni

Nel regno dei test di produzione ad alto volume, l'accuratezza è spesso meno critica dell'efficienza dei costi, che è determinata dalla produzione e dalle spese del sistema di test. Una gestione termica efficace svolge un ruolo fondamentale nell'ottimizzazione della produttività e nella giustificazione di costi di sistema più elevati, soprattutto quando la velocità di rampa del sistema può migliorare significativamente le prestazioni.

. Ad esempio, un sistema di gestione termica con una velocità di rampa di 5°C/s o superiore può aumentare notevolmente la produttività rispetto ai sistemi con velocità di rampa più bassa, rendendo così conveniente un investimento iniziale più elevato per molte applicazioni ad alto volume. È possibile valutare diversi metodi di gestione termica in base all'efficienza delle prestazioni. Un sistema combinato di raffreddamento termoelettrico (TEC) e a liquido si distingue per la rapidità di risposta, la precisione e la stabilità. Questo approccio ibrido mitiga la bassa efficienza del solo TEC incorporando i vantaggi del raffreddamento a liquido, offrendo così una soluzione versatile che soddisfa le esigenze di un'ampia gamma di applicazioni di test. Un metodo alternativo prevede l'uso di un sistema di refrigerazione, che fornisce una risposta di raffreddamento, una precisione e una stabilità superiori. Tuttavia, questi sistemi sono spesso proibitivi dal punto di vista dei costi, di grandi dimensioni e di impatto ambientale a causa del freon utilizzato nel processo di raffreddamento. I sistemi di refrigerazione sono in genere limitati alle applicazioni di raffreddamento e richiedono un circuito di riscaldamento secondario per una gestione termica completa. Anche la scelta del materiale è un fattore importante per le prestazioni dei dissipatori di calore. I materiali più utilizzati sono l'alluminio e il rame. La leggerezza e il basso costo dell'alluminio lo rendono ideale per il raffreddamento a convezione, mentre l'alta conduttività e la bassa resistenza alla diffusione del rame gli consentono di gestire carichi termici pesanti in modo più efficiente, anche se con costi e pesi maggiori. La simulazione ad alta potenza, la caratterizzazione della temperatura e i test di produzione in grandi volumi hanno requisiti diversi per i sistemi di gestione termica. Per la simulazione ad alta potenza durante la fase di sviluppo, l'accuratezza e la stabilità nell'intero intervallo di temperatura sono fondamentali, poiché questi dati informano le specifiche operative del dispositivo. L'EP7037C di Empower Semiconductor e la nuova serie di regolatori di tensione integrati (IVR) EP71xxx esemplificano i progressi dei circuiti integrati di gestione dell'alimentazione. Questi prodotti offrono più uscite di tensione regolata, migliorando le prestazioni e l'efficienza del dispositivo. Empower sostiene che la sua tecnologia IVR consente una riduzione delle dimensioni di 10 volte e un funzionamento più veloce di 1000 volte, il che significa un miglioramento sostanziale rispetto ai regolatori di tensione tradizionali.

Applicazioni

Il circuito integrato di gestione dell'alimentazione 1216AP06 è ampiamente utilizzato nei moduli elettronici della carrozzeria automobilistica, dove gli interruttori di potenza intelligenti controllano vari carichi, come lampade, LED, solenoidi e motori.

. Questi interruttori intelligenti offrono vantaggi significativi rispetto ai relè meccanici, tra cui la riduzione del rumore meccanico, le dimensioni ridotte del modulo e una maggiore funzionalità. Il CI è particolarmente adatto a soddisfare i rigorosi requisiti dei sistemi a 24 V e a 12 V, sfruttando gli anni di progressi nella tecnologia degli interruttori a stato solido. Questi progressi hanno portato a dispositivi a basso costo che sono efficienti, sicuri, flessibili, affidabili, robusti e con tolleranza ai guasti. Una delle caratteristiche principali del 1216AP06 è l'interfaccia seriale a 3 fili compatibile con I2C, completamente configurabile e programmabile via software. Questa interfaccia fornisce una lettura istantanea della corrente e della tensione della porta, migliorando la sua utilità nei sistemi dinamici. Inoltre, il circuito integrato include funzioni quali il blocco della sottotensione in ingresso (UVLO), il blocco della sovratensione in ingresso (OVLO), la protezione dalla sovratemperatura e il limite dello slew-rate della tensione di uscita durante l'avvio, che lo rendono altamente affidabile in diverse condizioni operative. Il 1216AP06 funziona in quattro modalità distinte per soddisfare i diversi requisiti di sistema. Queste modalità includono la modalità automatica, che consente al dispositivo di funzionare automaticamente con le impostazioni predefinite senza alcun intervento del software; la modalità semiautomatica, che rileva e classifica i dispositivi collegati ma richiede istruzioni software per alimentare una porta; la modalità manuale, che offre un controllo software completo ed è ideale per la diagnostica del sistema; e la modalità di spegnimento, che termina in modo sicuro tutte le attività e spegne l'alimentazione del dispositivo.

Confronto con altri circuiti integrati

I circuiti integrati per la gestione dell'alimentazione (PMIC) si distinguono dagli altri circuiti integrati per l'integrazione di più funzioni in un unico chip, ottimizzando così lo spazio e l'efficienza dei costi nei sistemi elettronici.

. A differenza dei circuiti integrati a funzione singola, come i regolatori lineari, i convertitori CC/CC e i circuiti integrati di ripristino, che servono a scopi specifici, i PMIC possono svolgere diversi compiti legati all'alimentazione, tra cui la supervisione della tensione e la protezione dalle sottotensioni, migliorando così l'efficienza della conversione, la dissipazione del calore e riducendo le dimensioni complessive della soluzione. Ad esempio, un tipico PMIC può integrare il controllo dell'alimentazione con modulazione a larghezza di impulso (PWM) sia per la carica della batteria che per la regolazione della tensione, consentendo di caricare simultaneamente una batteria e di alimentare un carico di sistema da un adattatore a muro CA non regolato. Questa integrazione riduce la necessità di più componenti discreti, risparmiando spazio sulla scheda e riducendo i costi rispetto alle soluzioni a doppio controllore. Inoltre, i PMIC spesso includono funzioni avanzate come la topologia flyback in modalità corrente per un'elevata efficienza e un'eccellente risposta ai transienti. Il funzionamento opzionale in modalità Burst e la modalità power-down migliorano ulteriormente la densità di potenza, l'efficienza e il ripple di uscita, consentendo di adattare questi parametri ad applicazioni specifiche. Inoltre, i circuiti integrati gate driver, che sono un sottoinsieme dei PMIC, sono progettati per pilotare in modo efficiente i MOSFET di potenza ad alte frequenze di commutazione. Questi driver utilizzano i livelli logici dei circuiti integrati PWM e forniscono un'alimentazione a raddrizzatore sincrono singolo o doppio, garantendo un funzionamento efficiente e una dissipazione di potenza ridotta. L'integrazione di funzioni come le interfacce SPI nei circuiti integrati dei driver di gate semplifica l'instradamento, riduce al minimo l'overhead dell'MCU e conserva l'area del PCB, riducendo ulteriormente i costi del sistema. In confronto, i circuiti integrati di gestione termica richiedono ulteriori considerazioni, come l'integrazione con dissipatori di calore efficienti, come i sistemi di raffreddamento a liquido, per superare la bassa efficienza dei raffreddatori termoelettrici (TEC). Questi sistemi, pur essendo altamente precisi e stabili, sono in genere più grandi e più costosi dei PMIC e presentano specifiche problematiche ambientali.

Standard e conformità del settore

Le misure di controllo della qualità sono fondamentali nella produzione di PMIC per garantire che i circuiti integrati di gestione dell'alimentazione (PMIC) siano prodotti secondo standard elevati. Queste misure comprendono rigorosi processi di test e ispezione volti a verificare che i PMIC soddisfino le specifiche richieste.

. Il processo di collaudo comprende test funzionali, di affidabilità e ambientali, per garantire il corretto funzionamento dei PMIC in varie condizioni operative. Il processo di ispezione comprende l'ispezione visiva, i test elettrici e i test a livello di die per identificare eventuali difetti o anomalie del PMIC. Le soluzioni di convalida svolgono un ruolo cruciale nelle fasi di progettazione e implementazione dello sviluppo dei PMIC. Queste soluzioni aiutano a identificare i difetti di progettazione e di produzione nelle prime fasi del processo di sviluppo, assicurando che i PMIC soddisfino le specifiche necessarie per l'affidabilità e le prestazioni. Affrontare i problemi durante la fase di convalida è molto più conveniente che risolverli a produzione avviata, riducendo così il rischio di costosi richiami e rilavorazioni. Simulando le condizioni operative del mondo reale, le soluzioni di convalida consentono agli ingegneri di mettere a punto i progetti dei PMIC per ottenere prestazioni ottimali. Inoltre, i produttori di PMIC aderiscono a vari standard industriali per garantire la sicurezza e l'efficienza dei loro prodotti. Ad esempio, lo standard ISO 26262 è importante per la sicurezza dei sistemi elettrici ed elettronici nelle applicazioni automobilistiche, per garantire il corretto funzionamento dei sistemi di consapevolezza situazionale nel settore automobilistico e per affrontare i problemi di cybersecurity nel settore automobilistico. Questi standard sono fondamentali nei settori che richiedono elevata affidabilità e sicurezza, come quello automobilistico e industriale. Il rispetto di queste rigorose misure di controllo della qualità e degli standard industriali garantisce che i PMIC non solo soddisfino, ma spesso superino le aspettative dei vari mercati di destinazione, tra cui contatori intelligenti, telefoni cellulari, televisori, sistemi di sicurezza, periferiche per computer, apparecchiature mediche e dispositivi di controllo industriali. Questa adesione è essenziale per mantenere le prestazioni e l'affidabilità dei PMIC in un'ampia gamma di prodotti elettronici di consumo e industriali.

Storia e sviluppo

I moderni circuiti integrati per la gestione dell'alimentazione (PMIC) si sono evoluti in modo significativo per soddisfare la crescente richiesta di una gestione efficiente e affidabile dell'alimentazione nei dispositivi elettronici. Le radici dei PMIC possono essere fatte risalire agli sforzi per affrontare le sfide dell'alimentazione e della gestione dell'energia in sistemi complessi. Inizialmente, i PMIC sono stati sviluppati per fornire la necessaria conversione e regolazione dell'alimentazione da una sorgente esterna o da una batteria alla tensione di alimentazione richiesta da varie apparecchiature.

. Negli ultimi anni, la tecnologia dei PMIC ha fatto passi da gigante. Questo progresso è dovuto alla necessità di una maggiore efficienza energetica, soprattutto in settori come l'elettronica automobilistica, dove i PMIC aiutano a gestire e regolare l'energia nelle batterie delle auto e nei sistemi di ricarica. Questi PMIC ottimizzano l'efficienza energetica, riducono l'impronta di carbonio e migliorano le prestazioni complessive offrendo monitoraggio, controllo e protezione della batteria in tempo reale. Inoltre, i PMIC sono diventati fondamentali nei sistemi di infotainment, fornendo una gestione efficiente dell'energia e una migliore esperienza dell'utente grazie al monitoraggio in tempo reale e alla protezione del sistema. Lo sviluppo dei PMIC ha subito un salto significativo con il passaggio a processi produttivi più sofisticati. Inizialmente, la maggior parte dei PMIC veniva prodotta con un processo da 8 pollici e 0,18-0,11 micron. Tuttavia, a causa della carenza di chip PMIC, molte aziende hanno iniziato a prendere in considerazione il passaggio a PMIC da 12 pollici. Questa transizione è stata determinata dalla necessità di espandere la produzione e di alleviare la scarsità di forniture, e alcuni produttori hanno migrato le linee di produzione su wafer da 300 mm (12 pollici).

Utilizzo in diversi settori industriali

I circuiti integrati di gestione dell'alimentazione (PMIC) svolgono un ruolo cruciale in vari settori, gestendo e distribuendo in modo efficiente l'energia elettrica all'interno di dispositivi e sistemi elettronici. Le loro versatili applicazioni si estendono a diversi settori, tra cui l'elettronica di consumo, l'automotive, i macchinari industriali e le energie rinnovabili.

Elettronica di consumo

Nell'elettronica di consumo, i PMIC sono indispensabili per dispositivi come smartphone, laptop e gadget IoT. Ottimizzano l'uso dell'energia, prolungano la durata della batteria e garantiscono prestazioni affidabili.

. Gli smartphone, ad esempio, fanno grande affidamento sui PMIC per gestire l'alimentazione di più componenti: ogni dispositivo richiede 1-2 chip di gestione dell'alimentazione, mentre i telefoni 5G richiedono fino a 10 chip. Questo garantisce operazioni efficienti dal punto di vista energetico e migliora l'esperienza dell'utente.

Automobilistico

L'industria automobilistica impiega i PMIC per regolare l'alimentazione di vari componenti elettronici, tra cui i sistemi di infotainment e i dispositivi di sicurezza.

. Aziende come Yachuang Electronics hanno sviluppato PMIC di livello automobilistico che soddisfano certificazioni normative rigorose come AEC-Q100, consentendo la loro integrazione nei veicoli di produttori rinomati come Hyundai e Chrysler. Questa integrazione è fondamentale per il progresso dei veicoli elettrici e ibridi, dove è essenziale una gestione efficiente dell'alimentazione.

Macchinari industriali

In ambito industriale, i PMIC assicurano una distribuzione affidabile dell'energia tra i macchinari e i sistemi di controllo, favorendo la stabilità delle operazioni.

. Ciò include applicazioni in settori quali le apparecchiature di controllo industriale, dove i PMIC contribuiscono al funzionamento efficiente dal punto di vista energetico di sistemi complessi. Aziende come Shanghai Belling e BPS sono state all'avanguardia, fornendo soluzioni PMIC rispettivamente per semiconduttori di controllo industriale e chip di controllo motore.

Energia rinnovabile

I PMIC sono anche parte integrante dei progetti di energia rinnovabile, dove gestiscono la conversione e la distribuzione dell'energia in sistemi come gli inverter fotovoltaici e le turbine eoliche.

. Questi circuiti integrati consentono di sfruttare e utilizzare in modo efficiente le energie rinnovabili, favorendo la transizione verso fonti di energia sostenibili. I progressi della tecnologia PMIC sono quindi essenziali per lo sviluppo e la scalabilità delle soluzioni per le energie rinnovabili.

Apparecchiature mediche

Le apparecchiature mediche portatili e di fascia alta traggono notevoli vantaggi dall'uso dei PMIC, che garantiscono un funzionamento affidabile ed efficiente di questi dispositivi.

. La gestione precisa dell'alimentazione facilitata dai PMIC è fondamentale per le prestazioni degli strumenti medici, in particolare negli scenari in cui la durata della batteria e le emissioni termiche minime sono di estrema importanza.

Adozione del mercato

Il mercato dei circuiti integrati per la gestione dell'alimentazione (PMIC) ha mostrato una notevole capacità di ripresa e crescita negli ultimi anni. La dimensione del mercato globale dei PMIC ha raggiunto circa 146,942 miliardi di yuan nel 2021 e si prevede che continuerà ad espandersi, raggiungendo potenzialmente 201,031 miliardi di yuan entro il 2027.

. Si prevede che il mercato dei circuiti integrati di potenza supererà i 25,5 miliardi di dollari USA entro il 2026, con un tasso di crescita annuale composto (CAGR) di 3% dal 2020 al 2026. Questa crescita, tuttavia, non è uniforme in tutti i segmenti del mercato dei circuiti integrati di potenza. Ad esempio, i PMIC multicanale rappresentavano 21% del mercato nel 2020 e si prevede che cresceranno a un tasso CAGR di 2,6%, raggiungendo circa $5,3 miliardi di dollari entro il 2026. La Cina è emersa come attore dominante nel mercato dei PMIC, con una dimensione di mercato di circa 36,736 miliardi di yuan nel 2021, pari a circa 23% del mercato globale. Storicamente, i produttori taiwanesi come Richtek, GMT e Novatek, insieme ad aziende europee e americane come Texas Instruments, hanno detenuto la maggior parte delle quote di mercato nel settore dei PMIC in Cina. Tuttavia, questa dinamica sta gradualmente cambiando, poiché le aziende della Cina continentale stanno aumentando la loro influenza e le loro capacità. Diverse acquisizioni e fusioni chiave hanno anche plasmato il panorama del mercato. In particolare, Analog Devices (ADI) ha acquisito Maxim Integrated per $20,9 miliardi di dollari nel 2020, creando un'entità combinata con un valore di mercato superiore a $68 miliardi di dollari. Questi consolidamenti riflettono la natura competitiva e l'importanza strategica dei circuiti integrati di gestione dell'alimentazione nell'industria dei semiconduttori. Il settore automobilistico è un altro importante motore dell'adozione dei PMIC. Con l'avvento dei veicoli elettrici (EV), la domanda di chip di gestione dell'alimentazione di tipo automobilistico è aumentata. Secondo STMicroelectronics, il numero di chip di gestione dell'alimentazione necessari per un veicolo a nuova energia è quasi 20% superiore a quello delle auto tradizionali, per un totale di circa 50 per veicolo. Aziende come Yachuang Electronics hanno capitalizzato questa tendenza, sviluppando PMIC che sono stati incorporati nei veicoli delle principali case automobilistiche come Hyundai e Chrysler. Nonostante la traiettoria complessivamente positiva, il mercato dei PMIC ha subito alcune fluttuazioni. Ad esempio, nel quarto trimestre del 2022 si è registrato un calo dei prezzi dei PMIC a causa della riduzione della domanda di elettronica di consumo e dell'aumento delle pressioni sulle scorte, con una diminuzione dei prezzi di circa 4-9%. Tuttavia, le prospettive a lungo termine rimangono positive, grazie alla crescente domanda nel settore automobilistico e in altri settori emergenti.

Prospettive future

Le prospettive future dei circuiti integrati di gestione dell'alimentazione (PMIC), compreso il modello 1216AP06, sono influenzate in modo significativo dai progressi tecnologici in corso e dalle tendenze del mercato. Si prevede che il mercato totale dei circuiti integrati di potenza supererà i 25,5 miliardi di dollari USA entro il 2026, con un tasso di crescita annuale composto (CAGR) di 3% dal 2020 al 2026.

. Questa traiettoria di crescita sottolinea la crescente domanda di soluzioni di gestione dell'alimentazione in varie applicazioni. Un segmento di rilievo all'interno di questo mercato è quello dei PMIC multicanale, il cui valore era di oltre $4,5 miliardi di dollari nel 2020 e che si prevede raggiungerà circa $5,3 miliardi di dollari entro il 2026, con un CAGR di 2,6% durante questo periodo. Questi componenti sono essenziali nelle applicazioni in cui le dimensioni e l'efficienza sono fondamentali, come gli smartphone e i sistemi avanzati di assistenza alla guida (ADAS). Le aziende leader in questo segmento, tra cui Apple, Qualcomm, Intel e Samsung S.LSI, si rivolgono principalmente ai produttori di smartphone, evidenziando la solidità del settore e il suo potenziale di crescita. Inoltre, i progressi della tecnologia stanno ridisegnando le capacità dei comandanti degli incidenti (IC) negli scenari di emergenza. Le tecnologie emergenti forniscono vaste serie di dati e consentono di prendere decisioni più informate, migliorando l'efficacia delle operazioni di soccorso e antincendio. Tuttavia, l'integrazione di questi progressi tecnologici deve essere bilanciata per evitare di sovraccaricare gli IC con troppi compiti, che potrebbero ostacolare le loro capacità decisionali critiche. Questo approccio equilibrato è fondamentale per garantire che la tecnologia serva ad aumentare e non a ostacolare le capacità dei CI in prima linea nella risposta alle emergenze. La resistenza del mercato dei circuiti integrati di potenza, nonostante le sfide globali poste dal COVID-19, evidenzia ulteriormente la sua natura solida. Il mercato ha registrato una crescita annuale di quasi 1,5% tra il 2019 e il 2020 grazie all'aumento della domanda dei consumatori. Questa resilienza suggerisce una solida base per la crescita futura e l'innovazione nelle tecnologie di gestione dell'alimentazione.