總體而言，行動設備的處理器正在飛速發展。 對高性能處理器生產商的要求不斷提高和行動網際網路供應商之間的激烈競爭已成為硬體創新的關鍵驅動因素，而多核心處理器正大規模應用於新的應用之中。
多核心處理器是指具有一個以上核心的處理器。 隨著手機市場的快速增長，功能型手機正轉向智慧型手機，與此同時，應用處理器 (AP : Application Processor) 也從單核發展到雙核甚至多核。 同時，平板電腦也越來越普及，這也促進了多核心處理器的蓬勃發展。
多核心處理器應用不斷增長的趨勢為終端產品製造商帶來更廣闊的創新空間。 有了這些功能強大的處理器，終端產品製造商可以在設備中加入更多功能，而不用擔心系統速度和運行平穩性。 而且，隨著生產工藝的不斷提升，這些處理器的物理尺寸也在不斷縮小。 對於有著嚴格空間限制的行動設備，使用更小的處理器可以將空間重新分配給其他關鍵部件，如電池。 這無疑會為製造商在產品設計方面帶來更大的自由度。
多核系統的電源架構
智慧手機和平板電腦能夠滿足當今最終用戶對於更大顯示幕、更多感應器和無線連接以及更強大資料處理的需求。 此外，高畫質 (HD) 及 3D 視訊播放、Flash 動畫，以及 Wi-Fi 接入已成為移動產品的「必備」功能。 這些不斷增加的功能都要求行動處理器具備更強大的功能。 目前，最新行動處理器的工作頻率已達到 1GHz，有些還可達到 1.5GHz，這就給電源管理帶來了一系列嚴峻的挑戰。 首先，需要低靜態功耗，以延長電池壽命。 其次，最新行動設備中強大的多工處理功能由眾多處理器、記憶體和週邊設備支援，這就需要不同的電平和功率排序，使得整個系統變得非常複雜。 第三，電源管理需要高度整合的解決方案。 最後但同樣重要的是，現在的系統需要更高的功率密度。
例如高通公司最新平臺上的功率管理單元 (PMU)。 它整合了五個功能模組，如以下區塊圖所示。
晶片組供應商提供的 PMU 具有先天優勢。 如上所述，多核處理器採用不同的電平和複雜的功率排序，以實現強大的多工處理過程。 由於諸如晶片尺寸和散熱管理的限制，以及多功率輸出集成，整合型 PMU 解決方案的輸出容量大多在 3A 以下。 一般來說，這足以滿足智慧手機眾多功能模組的電源匯流排。 PMU 能夠提供支援晶片組功能特性所需的電流，但製造商將會優化或升級功能模組，如 CPU 和 GPU 的設計規範，以迎合新的和即將到來的市場趨勢。 其結果是，需要不斷增加電流容量，這就超出了目前所使用的 PMU 的能力。 但離散 DC/DC 轉換器則是可以克服這一挑戰的解決方案。 此外，智慧手機功能越多，消耗的功率越大。 很多手機廠商將高容量電池作為一種解決方案，以提升消費者體驗。 但由於 PMU 的內置充電 IC 無法滿足不同智慧手機設計的所有要求，某些設計要使用外部 IC 充電器，即獨立的充電器 IC。
多核系統電源架構優化
如上所述，用於多核智慧手機的 PMU 無法提供所需的更高電流輸出容量。 此外，高電流會導致高功率損耗，而減少功率損耗一直是手機設計師的主要目標之一。 實際上，Ps=C*f*V2，因為高 AP 頻率增加了功率消耗，很難降低總功率消耗。 然而，由主頻增加引起的較高的功率消耗，卻可以通過優化電平和電壓幅來消除。 動態電壓調節 (DVS) 技術是用於獨立高電流 DC/DC 解決方案中的典型方法。
CPU 工作頻率的增加會導致需要更高的電流為硬體供電，以進行先進的系統運算，這就需要更高容量的電池。 為了給更大容量的電池充電，就需要更高額定電流的充電器 IC。
多核系統電源解決方案
快捷半導體為優化行動系統提供了先進的電源管理解決方案。 以下區塊圖顯示了快捷半導體用於典型智慧手機平臺的電源解決方案。
該平臺採用了快捷半導體的三項電源管理方案︰ FAN54013獨立高電流開關充電器 IC、FAN53555 帶 DVS 的獨立降壓轉換器和 FAN48630 獨立高電流升壓轉換器。 這三件產品在提升智慧手機平臺性能、降低功率損耗和擴展移動終端應用範圍方面都起著關鍵作用。
總結
帶有多核處理器的行動終端產品將會成為主流趨勢。 多核處理器性能提升後，遊戲將會是重要的應用之一。 隨著帶有高品質圖形和聲音效果的新遊戲的推出，對 CPU 的要求也不斷提高。 多核設備的優勢在視訊錄製和電影播放功能中也得以體現。 當前的多核設備還支援 1080p 高畫質視訊錄製，這也成為低端 DV 攝錄機的強勁競爭對手。 此外，由於行動設備具有高清視訊播放功能，它們將會成為家庭娛樂中心。 我們可以看到，DVD 將被逐步淘汰，被多核處理器的移動終端產品所取代。 因此，充分利用多核處理器的潛力，實現產品的差異化將是手機製造商面臨的最終挑戰。 行動系統電源管理架構的優化是實現這一目標的必要步驟，而快捷半導體為手機設計人員提供了相應的設計方案，幫助他們走向成功。
資料來源:作者Holan He任職於美國快捷半導體公司( Fairchild Semiconductor）
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