数字化多路电源模块展现强大“生”机

集微网报道（文/李映）在电源管理IC这一庞大的体系中，通过将诸如阻、容、感等被动器件，与电源IC封装在一起形成的板级电源模块因其集成度高、体积紧凑的优点，近几年呈现爆炸式发展态势，成为一大不可忽视的分支。

特别是数字化多路电源模块，除了满足客户常规的“小体积”需求外，其“高效散热、可扩展性、可兼容性、智能化”等特点更能给实际硬件设计带来前所未有的便捷，也在不断崭露头角。而越来越多的应用类型、越来越复杂的使用场景，对数字化电源模块提出了更高的挑战。这也促进IC电源厂商不断追求着控制策略优化、工艺优化、设计结构优化，来着力解锁高性能、增强可靠性、提升用户体验。

解决市场痛点

之所以数字化电源模块能乘势而起，不得不说得益于其解决了市场的“痛点”。

MPS电源模块产品线经理涂瑞分析说，一是AI、数据计算等应用领域，对更大电流能力、更高功率密度解决方案的需求；二是更紧凑的装配空间，更苛刻的散热条件，导致产品在追求更小体积和更好散热之间难以取舍；三是越来越复杂的系统让供电轨数急剧增加，如何更好的布板、梳理复杂的电源层、优化电源时序控制、优化EMI问题，也让硬件工程师头痛不已；四是电源模块通用性需求，为减轻供应链管理难度，物料归一化呼声日渐增多；五是电源模块智能化、数字化趋势明显，诸如智能均流、智能并联、在线监控等功能，逐渐成为复杂系统供电设计的刚需。

虽然“看上去很美”，但电源模块如何激发潜力对电源IC厂商仍是一大考验。涂瑞认为，在电源模块比拼中，基础是IC设计，只有IC设计有更好的能力才能是模块通过封装做出更多文章的前提。一方面需要了解客户真正的需求，然后有针对性的开发IC芯片，实现所需的功能；另一方面要在这一基础上与封装厂进行深入的沟通，在散热等方面将封装能力、效果等进一步提升，不断调整和磨合才能打造出优质的电源模块。

此外，客户在选择电源模块方面也有不同的考量。

“目前电源模块更多应用于一些较复杂的应用和系统中，但在一些成本要求非常敏感的消费类应用，或客户有比较强大的硬件设计能力且资源充足的情况下，仍会选择独立的PMIC或其他电源IC，这类市场总量仍比电源模块市场庞大，未来3年内这一趋势不会有太大变化。”涂瑞指出。

诸多创新成就

在数字化电源模块方面，MPS通过多年积淀，凭借敏锐的洞察力和优秀的模块设计，可满足复杂多变的供电需求，助力客户创造更大产品价值。

以面向高功率密度和3D封装的多路模块为例，涂瑞说，这一模块将带来诸多便利：3D封装大幅减小占板面积，有效提高布局密度；更灵巧的模块外形设计，模块能贴近负载端放置，减小布局带来的线路损耗；灵活方便的多路并联模式，单一输入源可降低布板复杂程度，进一步减少线路损耗；并联功能增加模块的输出能力，更让电路工作在多相交错状态，减小模块开关损耗。

MPS推出的MPM54322和MPM54522是两款比较优秀的高功率密度的3D封装电源模块。其中MPM54322支持双路3A，并联可实现6A输出； MPM54522则可支持双路6A，并联可实现12A输出。5mmx5.5mm和5mmx6.5mm的极小尺寸，让这两款模块在AI加速卡供电以及光模块等PCB布局空间极为狭小的应用场景中大显身手。

此外，在优化散热设计的多路电源模块模块方面，MPS推出的业界体积超小的20A电源模块MPM54524是优化散热设计的一个典型例子。据悉，它采用了ECLGA封装，体积压缩到8mmx8mmx2.9mm，与此同时散热性能优于同性能的分立器件解决方案。此外在12V转3.3V应用下，满载效率大于90%，峰值效率可达92.3%。另外，该模块可支持四路单相5A输出，或双相并联输出两路10A，还可支持三相并联15A和四相并联20A，极大减小了中、大电流应用场景下的开关损耗。

在一些板卡或者其他系统组件热插拔操作中，常常会遇到一种头疼的场景：由于来自不同供应商的热插拔组件中供电负载不确定性太大，前级供电系统不得不添加较多的被动器件，用来支持不同的负载需求。为此，MPS推出多路输出及负载智能分配的电源模块MPM54313。其为三路输出降压电源模块，每路输出电流3A，独立供电。热状态下输出通道间短接时，模块内部的负载智能分配电路可迅速实现在线负载均流，支持9A输出。

在MPS多路输出电源模块家族中，除上述提及的各种独门秘技外，数字监控、上位机辅助调试、EMI优化等家族式特点更推动电源模块产品成为工程师们的首选。

MPS也应时而对，开发了多路电源模块EMI优化及数字监控功能。据介绍，数字监控功能得益于MPS晶圆设计的传统积累，能提供模块运行状态监控、开发调试、数字配置保存及导入等一系列功能。而在EMI设计方面，通过器件3D布局，减少SW Copper的天线效应；多路集成化设计则可以实现内部电磁干扰的实时补偿；基板设计上，在功率平衡流动和过孔通流方面做文章，优化磁场分布来约束电磁辐射；抖频功能更帮助EMI频段薄弱点实现能量分散，减小了辐射峰值。

明后年将持续增长

2022年是半导体行业面临下行考验的严峻一年，对于电源模块市场的走势，涂瑞也提及，整体而言，虽然消费类市场在下滑，但出于成本考虑，电源模块在消费类领域的应用比例不太高，因而冲击没有那么大。而且，5G、数据中心、智能汽车等应用需求在持续增长，带来模块市场的增长量将远大于在消费类领域的下跌量。

“今年下半年模块市场仍处于增势，只是增长的速度相对放缓了。明后年，诸多工业类的应用以及超级计算机等兴起，相信电源模块仍会保持高增长。”涂瑞总结说。

对于如何从供应链的变局来分析模块价格走势的问题，涂瑞提及，随着半导体产能供应的逐步好转，客户之前在产能比较紧张时会更关注是否能买到货，逐步转换成关注货的性价比。这随之也会影响模块价格。从MPS来看，当出货量越大，开发成本也会平摊得越薄，为平衡出货量和价格，MPS也会让电源模块价格与之前供货紧张时候相比更有竞争力。

要指出的是，MPS即使在供货比较紧张的那段时期，大部分模块价格也是尽量维持在稳定水平的，并没有跟风。

对于未来的走势，涂瑞认为，未来很有可能会存在新一轮洗牌，一些护城河比较深的公司可能扛过这一段市场不景气的时期，而护城河比较浅或产品线不太丰富的公司，在这一轮的市场调整中将遭遇更大的挑战。