节能：电源管理持续增长驱动力
----美国IR国际整流器公司中国区经理及高级技术顾问 张为佐

　　1979年电力电子学会在我国成立以后，人们开始把用于大功率 
方向的器件，称之为电力半导体。由于微电子学把相关的器件称为微 
电子器件，从而也有了电力电子器件之称。电力半导体和电力电子器 
件两个名词几乎是同义词。 
　　功率MOSFET的出现逐步改变了对功率半导体的传统理解。原有 
的电力电子器件，基本上是一种服务于电力、大电机传动、工业应用 
的器件。用电力来称谓功率以后，使从事电力电子技术的人，习惯于 
将这些大功率器件看作功率半导体的主体。但功率MOSFET却使电力 
电子应用进入了许多中小功率的范围。近20年来，形成了以通信，电 
脑，消费电子，汽车(即所谓4个C)为中心的新的电力电子应用领域。 
为了驱动MOS型器件，高压集成电路(HVIC)也随之出现，这也就是 
功率集成电路(Power IC)的开始。 

　　电源管理半导体应用范围进一步扩大 

　　然而这方面的发展并没有到此为止。在4个C的应用中，每种应用 
都有它各自的特点。例如在电脑中为CPU供电的电源和家电中的电机 
调速，在应用的细节上有着很大的不同。这些年来，为了占领相关领 
域，各开发商针对各种具体应用研发了大量电源用集成电路。至今， 
几乎每一种量产的应用中都有着各自的电源管理集成电路以使电源进 
入最佳状态。这种用于电源管理的集成电路(或称Power IC)， 
已在电源管理半导体中，占有了主要的位置。 
　　根据iSuppli所作的关于2004年电源管理半导体的预测可以看 
出：电源管理集成电路部分的销售总额已接近于整个电源管理半导体 
的一半(47%)，而另外近1/3是含有MOS型结构的分立器件(31%)，整流 
器及晶闸管加在一起约占1/6(16%)，其中晶闸管约占整个电源管理半 
导体的4%。 
　　现阶段，各种类型的晶闸管正在为我国的大规模经济建设起着巨 
大的作用。最鲜明的例子是西电东输、南水北调、大量的机车应用等。 
其气势之大，说明我国的大功率半导体器件的发展正遇上了最佳时机。 
而我国的有关研制者，在长期的努力下，也已逐步攀上了世界的技术 
高峰。因此虽然就世界而言，晶闸管的产值所占的比例不大，不仅不 
能说明它的重要性已经减弱，而相反，它正在成为我国最近科技发展 
中的一个值得骄傲的方面。 
　　如果把电力半导体和电源管理半导体的理解作一定的联系，我们 
可以看到，电力半导体最早的代表是整流元件和可控硅，之后又向特 
大功率发展并不断在电力等部门扮演关键角色，而大量的新型电源管 
理半导体则推动了新兴的4C产业，这里特别以同步整流作为例子，来 
说明它们和原来的整流和可控硅行业是一脉相承的。从这个意义上来 
说，电力半导体和电源管理半导体只是从两个不同的侧面来描写功率 
半导体的结果。 
　　当今世界各种类型的杂志以及各个相关公司的产品介绍，电源管 
理半导体已经是普遍使用的用语。它突现了一个特点，即大量电源管 
理IC卷入电源应用，而单纯地把电源管理半导体等同于分立器件的时 
代已经过去。iSuppli在2003年介绍电源管理半导体时归纳出一个 
概念：电源管理半导体主要是指用于电源及功率控制中非线性应用的 
功率半导体，它包括了功率IC(Power IC)及部分分立器件。 
以2002年为例，电源管理半导体的市场约占当年整个半导体市场的9%， 
模拟IC的21%，分立器件的60%。但这样一种提法也有一些缺陷，因为 
实际上这些年，一些专用数字IC也已加入了电源管理半导体的队伍。 
近来数字控制功率也已提到日程，它可以使控制更为精确和敏感。这 
些都说明电源管理半导体的范围还在进一步扩大中。 

　　半导体技术促使
    电源管理蓬勃发展 

　　最近一篇短文，有趣地把电源管理半导体描述为半导体界的灰姑 
娘，这说明电源管理半导体长期来被认为是半导体界的一个不起眼的 
配角。但近来忽然发现当整个半导体界的发展出现停滞时，电源管理 
半导体往往能继续保持两位数的增长，成了颇为受人青睐的角色。 
　　多年前，曾提到过电力电子是节能的王牌，这些年来证明：节能 
确实始终是电力电子或电源管理这个行业蓬勃发展的原因。世界当前 
有两个耗能的主要领域，即电机及照明。两者消耗的能量几乎占全球 
电能消耗的70%。我国每当酷热的夏天来临，常常引起电能短缺，这 
说明空调制冷设备已是我们能量最大的消耗源之一。所以大力发展以 
电源管理主导的变频空调，已成为十分迫切的问题。过去因为变频空 
调价格较高，使其市场长期徘徊在空调市场的70%-80%的程度。从整 
个国家来看，就不能以每家每户计算如何省出足够电费来迅速抵消变 
频和一般空调的差价问题，而应该以一定的政策去鼓励低能消耗产品 
的发展。例如美国就有由电力部门补偿节电产品的措施。 
　　当前不仅是空调，就连冰箱、洗衣机也都在向变频方向变化，这 
是因为变频电器除了节电外，还有低噪声等优点。在照明方面，现在 
已到处可买到以20瓦的能量取代75瓦照明的节能灯。而现在又有很多 
功率IC可使这些节能灯取得更长的寿命和更好的性能，包括调光和保 
护的功能等等。正在发展中的混合电源汽车，也将是节能的一个重要 
方向，这些都是电源管理正在积极发展的一些方面。 
　　但作为电源管理而言，我们所看到的，不仅是着眼于节电大户， 
而更必须注意到一些小功率的消费电器对节电的迫切要求。当前消费 
电器要求做得越来越小，所以对电源管理半导体的要求就更高了，因 
为电池的容量及改进是有限度的，因此有人认为消费电器这种要求， 
是支持电源管理半导体持续上升的主要原因之一，它既是节电的要求， 
也是portable(手提式)产品的特殊要求，而这些正是电源管理半 
导体的主要服务方向。 
　　所以我们就能理解，电源管理半导体是和极大数量的客户联系着 
的，它已浩浩荡荡地进入了几乎每一种电子产品。让我们想像：全国 
每年正在生产约5000万台空调，2000万台洗衣机，3000万台冰箱， 
4000万台微波炉，6500万台彩电(各种数字的、大屏幕的)，16000万个 
手机，5000万台个人计算机，包括当前大家都热衷的数码相机、MP3、 
iPod等等，那就需要动用多少半导体IC及器件去操作它，其中又需要 
有多少电源管理半导体去推动和管理这些器件。这里面存在着极大的 
商机，促使制造商竭尽全力，不断地去创造更新技术以满足各种新产 
品发展的需要。据报道，近年来全球集成电路市场，信息类占55.1%， 
(通信+计算机)，消费类占17%，工业控制占9.5%，汽车占8.4%。而IR 
公司的电源管理半导体市场：信息类占47%，消费类占16%，汽车类占 
19%，高可靠占17%，工业占7%。看来两者有相似之处。此外从有关方 
面的数据来看，我国的半导体市场大概是世界市场的18%-20%，当然 
这个比例正在逐步增大。而从电源管理半导体来看，中国市场占世界 
市场也大致为18%。这两个例子都说明：由于电源管理半导体经常和 
整个的半导体配套，所以其各种比例也常常是相似的。 
　　当然更重要的不仅是数量的驱动，而是当微处理器按Moore定 
律不断使半导体制造工艺变得更为精细时，功率问题处理不当，就会 
成为发展的瓶颈。因此实际上也逐步把发展的压力转嫁到电源管理半 
导体上了。