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Interview

Umschwung mit Power Management

15. Mai 2014, 18:02 Uhr | Jens Würtenberg

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Fortsetzung des Artikels von Teil 2

Der zweite Teil des Interviews

Nach den Aussagen der Marktforscher macht der Bereich Automotive einen wesentlichen Anteil bei den Power-Management-Bausteinen aus. Welche Entwicklungen aus dem Hause Intersil sind hier zu erwarten?
Downing: Wir sehen drei hauptsächliche Trends, durch die der Silizium-Anteil im Automobil gesteigert wird. Zunächst sind s Sensoren und Kameras für die Fahrerassistenzsysteme; eine ganze Reihe der neuen Fahrzeuge, die im nächsten Jahr herauskommen, werden damit ausgestattet sein. Intersil ist hier ein wichtiger Lieferant. Der zweite Trend wurde schon genannt: In den Fahrzeugen kommt immer mehr Elektronik zum Einsatz, insbesondere in den Kommunikationseinrichtungen dort. Dies erhöht die Komplexität der Anforderungen an das Power Management. Intersil hat große Expertise auf dem Gebiet des Power Managements für anspruchsvolle Anwendungen. Schließlich liegt in der Elektrifizierung des Antriebsstrangs ein neues Geschäftsfeld für Power-Management-Systeme, mit denen das Verhalten des Fahrzeugs verbessert werden kann. Insgesamt tragen diese drei Trends zur Steigerung der Bedeutung des Automotive-Marktes für die Halbleiterhersteller erheblich bei.

Ihr neuer CEO, Necip Sayiner, hatte verkündet, dass sein Managment-Team und er daran arbeiten werden, Intersil als führendes Unternehmen der "next generation of power" zu positionieren. Welche technischen Entwicklungen wären denn hierfür wesentlich? Eine umfassende Digitalisierung der Schaltungen?
Downing: Intersil hat mit seinem Verfahren zur Mehrphasen-Modulation, mit seinen Bausteinen im Bereich "Digital Power" und mit anderen Entwicklungen die Expertise, die in einem Markt, in dem die Anforderungen an die Systeme fortlaufend steigen, eine gute Position. Der Markt fordert, dass die steigenden Anforderungen an die Stromversorgung bewältigt werden müssen, ohne das dies mit Kostensteigerungen verbunden ist. Der Fokus von Intersil liegt dabei auf einer Vereinfachung des Designs durch die Verwendung sogenannter "Turnkey"-Module und grafischer Entwicklungs- und Konfigurationprogramme; dahinter steht die Annahme, das der Systemarchitekt sich nicht mehr in der ganzen Tiefe auf das Thema Power Management einlassen will, sondern Lösungen benötigt, die ohne weiteres implementiert werden können. Wir sind der Auffassung, dass sich dieser Trend bereits bemerkbar macht.
Ein weiterer Aspekt, der für die weitere Ausbreitung von Power-Management-Systemen spricht, ist die wachsende Anzahl von Kommunikationsknoten im privaten Bereich und in der Industrie, die mit dem "Internet of Things" verbunden ist. Die Notwendigkeit, unseren Energiebedarf zu managen um die Verschwendung zu beschränken und die Kosten zu senken, ist ein globaler Megatrend; Intersil kann hierzu beitragen.

Eines der kürzlich vorgestellten Produkte aus dem Power-Management-Portfolio, die Abwärts-/Aufwärtsschaltreglerfamilie ISL911xx, bezeichnet das Unternehmen als einen von mehreren Schlüsselbausteinen für ein "advanced power management". Was wäre denn Ihrer Ansicht nach kennzeichnend für ein solchen APM?
Downing: Die Schaltregler vom Typ ILS911xx nutzen eine patentierte Schaltung, mit der sich ein Wirkungsgrad von 96 % erreichen lässt. Die geringen Verluste tragen zu einer Verlängerung der Akkulaufzeit ebenso bei wie zur Vermeidung von zu hohen Temperaturen in mobilen Endgeräten. Der Schlüssel zu dieser im Hause Intersil entwickelten Schaltungstechnik liegt darin, dass der Übergang zwischen den beiden Betriebszuständen Abwärts- und Aufwärtswandlung nahtlos vollzogen wird und dass dabei keine kurzzeitigen Spannungsspitzen (Glitches) auftreten oder zusätzliches Rauschen verursacht wird. Damit lassen sich Smartphones, Tablets und andere tragbare Geräte, die mit einer einzigen Lithium-Ionen-Akkuzelle optimal betreiben. Der im mit vier MOSFET-Schalten im Synchronbetrieb arbeitende Spannungsregler liefert dabei Ströme bis 2,5 A.
Eine Eigenschaft dieser Schaltung, das gute Antwortverhalten bei kurzzeitigen Transienten, ist auch anderen Entwicklungen aus dem Hause Intersil zu eigen: sie ist ein Schlüssel für den Aufbau von Systemen mit einem guten Wirkungsgrad. Die Intersil-Strategie besteht nun darin, diese und andere zentrale Entwicklung auch in anderen Anwendungen zu nutzen, unterschiedliche Funktionen in einem Baustein zu integrieren und dies in einem möglichst kleinen Volumen darzustellen. Damit stellt sich das Unternehmen den wichtigsten Herausforderungen in der Entwicklung elektronsicher Schaltungen, die von den Mobilgeräteherstellern heute gestellt werden.

Der ISL ist ein sehr leistungsfähiger DC/DC-Wandler, allerdings übernimmt er die Spannungsversorgung eines Mobilgerätes aus einem Akku. Zu einem umfassenden Power Management gehört auch das Laden des Akkus und u.U. der Ladungsausgleich bei mehreren Zellen. Wird Intersil hier in Zukunft eine integrierte Gesamtlösung anbieten?
Downing: Intersil bietet bereits heute Ladeschaltungen für Mehrzellen-Akkus, wie sie in tragbaren Computern und auch Tablets verwendet werden. Wir haben bei einigen Hersteller gesehen, dass sie die Funktion der Akku-Aufladung vom Power-Management-System oder von der Systemstromversorgung trennen; um die Wärme zu reduzieren oder um etwa industriellen Anforderungen zu genügen. So gesehen ist es für Intersil sicher möglich, unterschiedliche Funktion in unsere Akku-Ladeschaltungen zu integrieren. Das aber hängt auch von den Anforderungen unserer Kunden ab; es könnte aber durchaus sein, dass Intersil derartige Lösungen anbietet. Darüber hinaus bietet Intersil leistungsfähige Lösungen für den Ladungsausgleich bei Akkus mit mehreren Zellen für den Automotive-Sektor; damit lassen sich die ungleichmäßig geladene Zellen vermeiden und auch der Ladezustand genauer bestimmen.

Aus dem Hause Intersil kommen ja auch Bausteine der "Digital Power", bei denen die Digitalisierung für eine höherer Flexibilität der Schaltungen selbst und der damit realisierten Systeme steht. Werden wir künftig immer mehr Mixed-Signal-Bausteine im Bereich Power Management sehen?
Downing: Ja, und es gibt eine guten Grund dafür: Die Systemdesigner und ihre Kunden wollen mehr Intelligenz in ihren Power-Management-Systemen, um hier kontinuierlich und in Echtzeit optimieren zu können. Nur in einem vollständig digitalisierten Power-Management-System können die dazu erforderlichen Informationen bereitgestellt und auch verarbeitet werden. Dadurch wird es möglich, das Power-System genau auf die speziellen Anforderungen jeder Anwendung oder Installation abzustimmen. Ursprünglich wurden digitale Systeme in der Stromversorgung als zu kostspielig angesehen; auch stellten sie für die Entwickler eine Herausforderung dar, die gewohnt waren, in analoger Schaltungstechnik zu arbeiten. Die Programmierung bzw. Codierung der Engines in den digitalen Schaltungen stellte dabei eine gewisse Hürde dar. Die Programmierung der heute verfügbaren Lösungen - Module und diskrete Controller - werden von grafischen Entwicklungssystemen unterstützt, bei denen keine Zeile Code mehr geschrieben werden muss. Die Entwicklungskosten liegen damit gleichauf oder sogar unter denen analoger Controller.

Intersils Management verweist auf ein umfassendes IP-Portfolio, das es befähigen soll, im Bereich Power Management eine technische Spitzenstellung einzunehmen. Wie hat sich dieses Portfolio entwickelt? Unter anderem auch durch das Engagement des Unternehmens im Bereich Luft- und Raumfahrt? Spielen hier die Erfahrungen bei "Schutz der ICs gegen kosmische Strahlung" (radiation hardening) eine Rolle?
Downing: Intersil ist führend bei den Systemen für die Mehrphasen-Stromversorgung von Cores in Systemen. Unser breites IP-Portfolio hat sich in 15 Jahren u.a. mit der Entwicklung der Mehrphasen-Technik und Lösungen zur Versorgung etwa von FPGAs, ASICs und Zusatzstromschienen auf den heutigen Stand gekommen. So bietet etwa der Spannungsreglerbaustein mit integriertem FET-Schalter eine kompakte Lösung für die Versorgung von Stromschienen mit niedrigen Strömen. Die langjährige Erfahrung in vielen anspruchsvollen Anwendungen einschließlich des Transports von Satelliten in den Weltraum hat Intersil in die Lage versetzt, seine Fähigkeiten immer aufs neue zu beweisen. Während die Endanwendungen sich weiterentwickeln, bewegen sie sich auf das Feld zu, in dem unsere Entwicklungen angesiedelt sind. Fortschritte in der Prozesstechnologie, Innovationen in der Schaltungsentwicklung und ein eigenständiges Verfahren für die Einhausung der Chips verschaffen uns gegenüber den großen etablierten Unternehmen der Power-Branche durchaus Vorteile.