2316
作者：九林
汽车PMIC芯片市场规模正在进入快速增长。
PMIC是Power management IC的缩写，即电源管理集成电路，其主要作用是为电子设备提供稳定、高效的电源管理功能。在电子设备系统中，PMIC芯片担负起电能的变换、分配、检测及其他电能管理的职责，是所有电子设备的电能供应心脏。其性能优劣对于整机的能耗、性能和可靠性有着直接影响，如果PMIC一旦失效将直接影响电子设备的工作，甚至会对设备本身造成破坏。因此，PMIC的作用丝毫不亚于MCU，它是应用最为广泛的芯片，几乎所有电子设备中，都会有PMIC的存在。
01、PMIC的汽车应用场景
从应用领域来看，在电动化和自动化的驱动下，车载领域已成为整个PMIC增长最快的领域，年复合增长率达到9%。Yole预计电动汽车到2026年将占汽车市场的30%，电源管理芯片受电动汽车的推动进一步提速增长。此外Yole还预计，到2026年，所有乘用车和80%的小型商用车至少配备Level1 ADAS，这也大大增加了对多通道电源管理芯片的需求。
车规级PMIC正是国内PMIC厂商的机会。创新型新电子设备正从根本上改变汽车和其他车辆的方方面面，包括驾驶体验。无线畅联、远程信息处理、电机控制以及安全功能等应用正在不断增长，它们都需要利用电源管理来实现高效可靠地运行。混合动力汽车和纯电动汽车的日益普及进一步推动了功率半导体市场的发展。在混合动力和纯电动汽车中，有许多不同的电源电压，它们的输出电压、输出电流、效率水平和热额定值各不相同。
电源管理集成电路（PMIC）的汽车电源管理应用图中显示的用于电动或混合动力汽车的许多应用需要不同程度的电压调节。这些应用中的大多数负载都利用 12 伏或 24 伏电源电压，但有些牵引电机应用需要更高的电压。所有这些应用都需要有效地降压、升压或降压，以便在整个车辆中都能获得很多不同的稳定电压。因此，汽车电源管理芯片（PMIC）广泛应用于汽车智能座舱、自动驾驶、车身电子、仪表及娱乐系统、照明系统及BMS等场景。
02、车载PMIC应用要求
以前置摄像头中的PMIC为例，前置摄像头是高级驾驶辅助系统 (ADAS) 的重要组件，尤其是鉴于现在的新车碰撞测试要求将自动紧急制动和正面防撞作为汽车的标准功能。车载PMIC需要满足四大要求，才能够顺利应用。
第一，小尺寸解决方案。高分辨率和更高帧速率的摄像头模块也是发展趋势。在摄像头性能提高的同时，摄像头模块本身的尺寸也在不断缩小，典型尺寸为 18mm x 18mm。此外，在摄像头中视觉处理器具有被称为视觉处理加速器的专用硬件加速器，这些处理器可能具有人工智能 (AI) 功能，并配有专用的矩阵乘法加速器来帮助进行深度学习。考虑到如此大的处理量，PMIC 必须能够在不增加解决方案尺寸的情况下满足处理器的当前要求。
第二，功能安全。由于自动紧急制动和自适应巡航控制涉及前置摄像头，因此功能安全尤为重要。前置摄像头系统通常具有汽车安全完整性等级 (ASIL) B 要求。这意味着处理器的 PMIC 电源必须能够满足 ASIL B 要求，从而帮助实现整体系统级功能安全要求。
第三，低成本。预计到 2028 年，前置摄像头系统的销量将超过 7000 万台，是车辆中常见的 ADAS 应用。由于乘用车和轻型商用车中大量采用前置摄像头，因此降低摄像头系统的成本至关重要。
第四，热性能。由于前置摄像头位于车辆挡风玻璃上，因此在正常工作条件时前置摄像头会暴露在高温下。热量会造成热噪声并导致图像质量不佳。为了适应各种工作条件，系统的热性能优化至关重要。PMIC 良好的热性能有助于使电路板保持在低温状态。
03、汽车PMIC的解决方案
思瑞浦——高集成度汽车级PMIC芯片TPU25401
TPU25401典型应用图思瑞浦发布TPU25401，专为汽车智能座舱、ADAS等系统中的主控SoC（片上系统芯片）供电。包含5路降压式变换器（BUCK），5路线性稳压器（LDO），总共电流输出能力超过22A。输出电压可以从0.6V到3.7V动态调节，调节步长10mV。
内部采用非线性控制，具有非常快速的动态负载响应速度，特别适合SoC等核心数字主芯片。思瑞浦TPU25401的灵活配置特性，解决了传统PMIC只能适配单一平台SoC的弊端。根据SoC合作伙伴以及相关Tier1反馈，面对汽车市场上不同平台SoC，TPU25401都能轻松适配。
以芯驰的智能座舱SoC X9M平台为例，只需要一颗TPU25401即可满足系统的全部电源需求。
矽力杰——超小PMIC汽车摄像头解决方案SA47302
矽力杰SA47302是一款基于汽车摄像头开发的电源管理解决方案，拥有4.0V到16V（ABS 18V）宽输入电压，由一个主DCDC Buck稳压器、两个次级DCDC Buck稳压器和一个为传感器供电的高PSRR低噪声次级LDO组成，保证电源系统的稳定性和可靠性。
SA47302的上电时序由SEQ引脚高/低电压水平控制，支持2个电源序列的降压转换器和LDO的上电时序。当VIN（PVIN1）上电且VIN高于VIN UVLO_H阈值时，主Buck变换器的Gate Drive LDO（VCC）开启，然后SEQ电压电平检测开始。当所有通道完成软启动并且所有通道输出稳定时，nReset被拉到高。当VIN小于VIN UVLO_F阈值时，除VCC外，所有输出同时掉电。VCC持续开启以正常维护所有门驱动器和内部逻辑，直到VIN降至3.6V以下，从而保护电路安全和稳定。
豪威——车载摄像头PMICORX1210
ORX1210采用QFN4x4mm2封装，拥有4.0V到18V宽输入电压范围，由一个中压DCDC Buck稳压器、两个低压DCDC Buck稳压器和一个高PSRR低噪声LDO组成。其中，LDO专为摄像头敏感的频率范围（100K~1MHz）进行了优化，能更好地抑制电源噪声对图像画质的影响。灵活的上电时序控制，确保系统的稳定运行。支持展频功能，提升了系统的EMI性能。高电源效率和良好的散热性能，支持系统在更高的环境温度下正常工作。作为国内首款支持功能安全ASIL B的摄像头电源管理芯片，集成了更丰富的功能安全机制， 功能安全满足ASIL B等级要求。目前，这款PMIC已接受送样，于2023年Q4实现量产。
芯洲科技——车载摄像头PMIC SCT61240Q
芯洲科技目前上线10多款车规电源芯片产品：LDO、降压变换器、升压/升降压/反激控制器、MOS管驱动、功率保护器件、集成PMIC产品等。为智能座舱/ADAS域应用、车载动力域、车身域等各类车载应用提供全方位的电源解决方案。其中包括车载摄像头PMIC SCT61240Q。
由于图像传感器型号丰富，其电源架构和时序要求也较为多样。为缩短工程师设计时间加快产品开发周期，PMIC在减少外围元器件简化设计的同时，也应做到灵活可调的输出电压和时序设置。同轴电缆潜在的压降问题需要及时保护避免产生信号完整性问题。
综合来看，高集成度、灵活控制、稳定可靠的保护功能成为核心性能。SCT61240Q拥有4-19V的宽电压输入范围，包含一路中压DC/DC Buck，两路低压DC/DC Buck以及一路高PSRR低噪声LDO。可为车载摄像头提供完整电源轨，无论何种设计，单颗均能覆盖电源需求，优化系统灵活性。
SCT61240Q典型应用电路
SCT61240Q采用2.5x3.5mm QFN-18L超小封装，无需输出分压电阻，无需Power Good指示pin上拉电阻，最少仅需13个外围器件即可实现稳定工作，最大程度节约布板面积。固定开关频率2.2MHz，支持电感小型化设计。
拓尔微——车载摄像头TMI7205B
拓尔微TMI7205B是一款基于车载摄像头开发的电源管理解决方案，可为成像器和外部电路生成所有电源轨。TMI7205B由3个降压转换器和1个低压降 (LDO) 稳压器组成，在不影响产品性能的前提下尽可能减小尺寸并集成多个功能，从而有效利用空间并优化电源系统的灵活性和热性能。同时，它拥有4.5V～30V宽输入电压，能极大提高电源系统的稳定性。
TMI7205B应用原理图
DC-DC工作频率为2.3MHz高频设计，支持电感小体积和小型化设计；同时，封装采用QFN4x4-24，进一步紧凑PCB布局，节省摄像头模组的电路面积；BUCK2、BUCK3空载和轻载工作在PFM模式，有效降低功耗，从而优化PMIC和模组电源的热管理；集成低噪声LDO，同时BUCK重载工作在PWM模式，解决摄像头水纹波问题，提高成像画质。
04、结语
作为汽车产业链自主可控的一部分，工信部提出2025年汽车芯片国产化率提升至20%的发展目标，此举受到了一众车企的积极响应。如东风汽车集团，计划于2025年将车规级芯片国产化率提升到60%。
汽车市场新变局正带动包括PMIC在内的国产芯片快速上车。车规产品需要极高的可靠性和极低的失效率要求，这不仅考验芯片企业的设计和研发能力，还考验品质和供应管理能力。
一家模拟电源公司是否有车规级产品，是区分企业能力的分水岭。现在国产PMIC厂商主要有两种态度：一种是先做好非车规级产品，再考虑车规级，另一种是即使现在条件没有特别好，也还是坚持研发车规级电源管理芯片。这与每家公司的研发实力、技术储备和市场策略有关。不过，PMIC公司投资汽车市场正成为一种全球性的趋势。
新能源汽车爆点将至，国产PMIC企业车规级芯片业务迎来了最佳窗口期。
下载ECAD模型
