低功耗與高效能的新一代節能技術
- 高鳴矯
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可攜式產品市場快速成長，除了大量多媒體功能不斷推陳出新，對處理效能的需求持續增加，省電、小型化、延長電池使用時間的低耗電性能，更是可攜式產品技術發展主流。
為提供研發人員一次獲取完整最新低功耗技術趨勢，DIGITIMES於5月20日假六福皇宮舉行「3C產品節能技術與低功耗設計論壇」，吸引了爆滿的聽眾與會，並與主講者熱烈互動。
論壇中，半導體業者Fairchild、英飛凌、Dialog Semiconductor都詳細分析了電源或其他晶片的功耗降低趨勢，和各家產品的技術優勢；微星也提出主機板幾大節能技術的最新發展。下午場則由工研院、建準和茂宣以不同的角度探討各種低功耗和節能技術。以下為論壇內容摘要。
Fairchild MCCC市場推廣及應用總監馬春奇首先提醒大家，該公司在電源領域擁有強大的優勢及知名度，但實際上在可攜式產品著墨也多，尤其他特別看好智慧型手機的成長趨勢，並介紹Fairchild在智慧型手機的解決方案。
他指出，手機電池需要更安全的充電，手機易受到湧入電流和過電壓的傷害，會引起錯誤和應用失敗的情形。Fairchild提供保護和充電器偵測功能，如果標準USB或電池充電器裝置連接，保護功能即開始，且可整合負載開關和監視器V-BUS OVP和UVP情形，可節省最高達15%板子空間，保護電池使不受到來自USB連接充電器的過電壓狀況損壞，並保障手機的安全。
英飛凌則以猶勝80 PLUS的90+為闡述主軸，提出最新解決方案。該公司資深工程師Li Dong首先概述80 PLUS的意涵，這是由Google和英特爾在2007年發啟的電腦產業拯救氣候計畫(Climate Savers Computing Initiative)，其中具體提出了80 PLUS規格，內容為電腦和伺服器的多重輸出電源供應器，在20%、50%和100%等任何負載之下，轉換效率都要達到80%或以上。
英飛凌的SMPS解決方案則多超過90%，例如PFC階段使用的ICE3PCS01G，在低負載的效能為96%，半負載為96.5%，全負載為96%。LLC階段的ICE2HS01G在20%、50%、100%負載之下的效能，分別可達95.5%、97%、96.5%。附屬變壓器ICE3ARxx80JZ可達到超低待機損耗，在低負載下效能可達80%、半負載達82%、全負載達80%。
Dialog強調其在電源管理IC具有領先的技術，能讓客戶從離散元件方案進入整合性IC，以將電池使用時間極大化，並減低昂貴的矽晶圓使用。
該公司半導體資深類比設計工程師Christian Wolf表示，現在的系統電源管理IC可以有效處理高電流的外接電源供應器、改善過電壓和過電流的保護功能、輸入電流對不同的功率支援有限(像USB)、外接電源供應器較弱(DICC)、系統負載有其優先性(DCCC)。開關架構可使整個供電路徑減少功耗。改善系統效能因而能為使用者將電池使用時間極大化。
電源管理晶片大廠Linear Technology代理業者茂宣則介紹Linear的產品特性。茂宣FAE副理胡緯翰表示，歐盟已經要求今年4月26起51W以上的外部電源供應器能源轉換效率要到87%以上，高效能低功耗的產品已經是基本門檻，選購正確的電源管理晶片，不再只考量輸出入電壓、電流範圍，更要考量轉換效率、設計空間侷限性、躁訊與能源輸出效率等需求。
不少OEM合作夥伴紛紛指定Iq在100uA以下規格的組件。而目前以1MHz操作頻率的電源晶片方案中，只要外搭2個10uF 1210陶瓷電容與1個4x4mm 4.7uH電感，總體面積僅0.08平方英吋，達到91%的能源轉換效率。
微星電源技術部資深經理許建基在「3C產品節能技術與低功耗設計論壇」中，則詳細說明了主機板的節能技術，包括：DrMOS (Driver-MOSFET)解決方案、APS (Auto Phase Switching)解決方案、SFC – Super Ferrite Choke、能源監視及管理、及EuP解決方案。
建準電機產品經理李東徵介紹了最新3C行動裝置的散熱設計技術趨勢，並且指出，該公司Mighty Mini散熱技術，具備全球110件專利，提供在有限設計空間內，對熱源做最有效率的強制對流散熱。
工研院太電中心童永樑博士介紹現在備受看好的染料敏化太陽能電池(Dye-Sensitized Solar Cell；DSSC)技術。他表示，雖然DSSC電池量產品轉換效率(5~11%)，尚不能與已發展數十年的量產單晶矽薄膜電池與結晶矽電池動輒10~24%相比，但其選用原料成本低廉且較為無毒，加上可運用印刷技術的簡單製程設備，每單位瓦特製造成本僅是矽晶型太陽電池的5~10%，同時DSSC轉換效率不受日照角度影響，轉換效率隨溫度上升而增加，有較佳的累積發電量。且具備可撓性與可透光性。
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