Sebagai komponen inti peralatan elektronik, PMIC telah banyak digunakan dalam peralatan elektronik di berbagai bidang, seperti telepon seluler, elektronik konsumen, kontrol industri, alat-alat medis, dan elektronik otomotif. Artikel ini akan membahas definisi, fungsi, prinsip kerja, klasifikasi, serta gambaran pasar PMIC.
Apa itu PMIC?
PMIC adalah singkatan dari Power Management Integrated Circuit. Dalam sistem sirkuit, tegangan kerja setiap chip dan perangkat berbeda-beda. PMIC meningkatkan, menurunkan, dan menstabilkan tegangan tetap yang disuplai oleh baterai atau catu daya untuk memenuhi persyaratan kerja masing-masing perangkat. Jika chip utama adalah "otak" dari sistem sirkuit, maka PMIC dapat diibaratkan sebagai "jantung" dari sistem sirkuit tersebut.
PMIC bertanggung jawab untuk memantau tegangan (atau arus) suplai pada sistem mikroprosesor untuk memastikan bahwa tegangan atau arus tersebut tidak terlalu tinggi atau terlalu rendah. Biasanya, sebagian besar PMIC dapat direset dengan sinyal aktif-tinggi, aktif-rendah, atau aktif-tinggi/aktif-rendah.
Fungsi PMIC
PMIC umumnya memiliki berbagai fungsi. Fungsi-fungsi tersebut meliputi: konverter DC-DC, regulator tegangan rendah (LDO), pengisi daya baterai, pemilihan catu daya, penyesuaian tegangan dinamis, kontrol urutan hidup dan mati setiap catu daya, deteksi tegangan setiap catu daya, serta deteksi suhu; selain itu, PMIC juga mengintegrasikan sirkuit perlindungan tegangan berlebih/kurang (OVP/UVP), suhu berlebih (OTP), arus berlebih (OCP), dan sirkuit perlindungan lainnya.
PMIC menyediakan solusi manajemen daya yang sangat terintegrasi dalam pengendalian sistem, manajemen baterai, antarmuka, audio, dan aplikasi khusus lainnya. PMIC juga membantu memperpanjang masa pakai baterai dan mengurangi konsumsi daya yang terbuang pada berbagai aplikasi akhir.
Ukuran PMIC
Dibandingkan dengan jenis sirkuit terpadu lainnya, PMIC merupakan segmen yang relatif matang dan stabil. Saat ini, sebagian besar PMIC diproduksi menggunakan proses 8 inci 0,18–0,11 mikron yang sudah mapan. Di tengah kelangkaan chip PMIC, banyak perusahaan mulai mempertimbangkan untuk beralih ke PMIC 12 inci.
Matthew Tyler, direktur senior bidang strategi dan pemasaran Divisi Solusi Lanjutan ON Semiconductor, mengatakan bahwa tantangan utama dalam mengatasi kelangkaan PMIC adalah kebutuhan untuk menginvestasikan modal guna memperluas produksi dan membangun pabrik baru. Matthew Tyler mengatakan: "Dari perspektif makroekonomi, kapasitas produksi wafer 200mm (8 inci) telah melebihi permintaan dalam beberapa tahun terakhir, dan beberapa produsen telah atau sedang memindahkan lini produksi ke wafer 300mm (12 inci), yang diyakini dapat membantu meredakan situasi pasokan yang ketat."
Beralih dari 8 inci ke 12 inci bukanlah hal yang mudah. Di satu sisi, produsen PMIC perlu mengatasi masalah desain sirkuit, seperti penyesuaian pin agar kompatibel dengan parameter listrik; di sisi lain, bagi rumah desain IC skala kecil dan menengah, beralih ke 12 inci memerlukan biaya lini produksi yang terlalu tinggi, dan peningkatan kapasitas produksi per unit tidak dapat menutupi biaya pengembangan ulang, verifikasi, dan tape-out.
Oleh karena itu, saat ini, pihak yang secara aktif beralih ke lini produksi 12 inci masih didominasi oleh produsen besar. Pabrik semikonduktor seperti TSMC, TowerJazz, dan UMC mulai menggunakan proses 12 inci untuk PMIC. Setelah beralih ke proses 12 inci, pelanggan utama seperti Qualcomm, Apple, dan MediaTek secara bertahap melepaskan kapasitas produksi 8 inci yang sebelumnya mereka miliki. Di antara pabrik IDM, TI dan ON Semiconductor adalah yang paling aktif dalam beralih ke 12 inci.
Jenis-jenis PMIC
PMIC terutama digunakan untuk mengelola perangkat daya pada sistem host dan umumnya digunakan pada ponsel serta berbagai perangkat terminal seluler. PMIC secara umum dibagi menjadi 8 jenis berikut:
- IC modulasi AC/DC: Mengandung sirkuit pengendali tegangan rendah dan transistor pengalih tegangan tinggi;
- IC modulasi DC/DC: termasuk konverter DC boost/buck, serta pompa muatan;
- IC koreksi faktor daya (PFC): Menyediakan sirkuit masukan daya dengan fungsi koreksi faktor daya;
- IC kontrol modulasi pulsa atau modulasi amplitudo pulsa (PWM/PFM): merupakan catu daya switching;
- IC modulasi linier (seperti regulator dropout rendah linier LDO): termasuk regulator positif dan negatif, serta tabung modulasi LDO dropout rendah;
- Termasuk IC pengisian baterai, perlindungan, dan tampilan daya, serta IC baterai "cerdas" yang dapat mengkomunikasikan data baterai;
- IC kontrol papan yang dapat diganti saat sistem berjalan: Menghilangkan dampak dari mencolokkan dan mencabut dari sistem yang sedang berjalan pada antarmuka lain;
- IC fungsi switching untuk MOSFET atau IGBT.
Kerangka Kerja dan Prinsip Kerja PMIC
Diagram skematik PMIC sederhana adalah sebagai berikut:
- Output setiap tegangan pada chip PMIC dapat disesuaikan melalui EEPROM eksternal. Jika tidak ada EEPROM, gunakan konfigurasi default;
- PMIC memerlukan sinyal enable eksternal untuk mulai beroperasi.
- PMIC mendukung beberapa mode kerja: BACKUP, ACTIVE, STANDBY
PMIC MAX77650 dan MAX77651 dari Maxim dilengkapi dengan regulator low-dropout (LDO) 150mA, yang berfungsi menekan riak pada aplikasi yang sensitif terhadap gangguan. Selain itu, pengontrol dalam skema kontrol SIMO memastikan bahwa semua keluaran diproses secara tepat waktu. Diagram blok fungsionalnya adalah sebagai berikut:
Gambaran Pasar PMIC
Skala Pasar
Texas Instruments (TI) mendominasi pangsa pasar PMIC. Qualcomm menempati peringkat kedua, dengan pangsa pasar lebih dari 15%; ADI menempati peringkat ketiga, dengan lebih dari 40.000 produk terkait.
Ukuran pasar PMIC global terus tumbuh dalam beberapa tahun terakhir, mencapai 146,942 miliar yuan pada tahun 2021. Menurut Burgess Consulting, angka tersebut akan mencapai 201,031 miliar yuan pada tahun 2027.
Di antara wilayah tersebut, kawasan Asia-Pasifik, yang didominasi oleh Tiongkok daratan, akan menjadi pasar regional dengan pertumbuhan terbesar di masa depan. Ukuran pasar PMIC Tiongkok telah mencapai sekitar 36,736 miliar yuan pada tahun 2021, yang mewakili sekitar 23% dari pasar global.
Di masa lalu, pasar Tiongkok didominasi oleh produsen Taiwan seperti Richtek, GMT, Novatek, serta raksasa chip analog Eropa dan Amerika seperti TI. Dalam peringkat pasar chip manajemen daya PMIC pabrik panel Tiongkok tahun 2021, produsen di Taiwan menyumbang lebih dari 70%, menguasai sebagian besar pangsa pasar.
Riwayat Akuisisi
Dalam beberapa tahun terakhir, sejumlah perusahaan pembuat chip PMIC telah menandatangani perjanjian merger, akuisisi, atau kerja sama.
Pada tahun 2019, China Yachuang Electronics mengakuisisi hak paten bisnis terkait PMIC dari Tamul Korea Selatan, yang memungkinkannya mengembangkan bisnis chip manajemen daya kelas otomotif. Saat ini, berbagai produk chip PMIC yang dikembangkan dan dirancang secara mandiri oleh Yachuang Electronics telah lulus sertifikasi regulasi otomotif AEC-Q100 dan lainnya, serta telah diterapkan secara massal pada model-model terkait dari perusahaan mobil terkenal dunia seperti Hyundai Motor dan Chrysler.
Pada Juli 2020, produsen IC analog Analog Devices (ADI) mengakuisisi Maxim dengan nilai US$20,9 miliar melalui kesepakatan seluruhnya dalam bentuk saham. Kedua perusahaan merupakan pesaing utama di bidang chip manajemen daya, dan nilai pasar gabungan perusahaan tersebut diperkirakan akan melebihi US$68 miliar.
Dengan mengakuisisi Maxim, ADI dapat memperkuat daya saingnya di bidang otomotif, kontrol industri, dan bidang lainnya. Secara khusus, akumulasi pengetahuan Maxim yang mendalam di bidang IC manajemen daya juga dapat membantu ADI meningkatkan lini produk elektronik konsumennya dan meningkatkan pangsa pasar chip manajemen daya Analog Devices.
Pada akhir 2021, MediaTek mengumumkan bahwa mereka akan menghabiskan US$85 juta (sekitar RMB 558 juta) untuk mengakuisisi aset yang terkait dengan lini produk chip manajemen daya Enpirion milik raksasa prosesor Intel (Intel) melalui anak perusahaannya, Richtek Technology.
Tren Permintaan
Di masa lalu, perangkat elektronik konsumen seperti ponsel pintar merupakan bidang aplikasi penting bagi chip manajemen daya. Sebuah ponsel memerlukan 1–2 chip manajemen daya, sedangkan ponsel 5G memerlukan 3–10 chip manajemen daya.
Pada kuartal keempat tahun 2022, kelesuan di sisi konsumen akan menyebabkan harga PMIC terus menurun. Lembaga data memperkirakan bahwa pada kuartal keempat, karena terus melemahnya permintaan elektronik konsumen dan meningkatnya tekanan persediaan pada berbagai pemasok, harga PMIC mungkin akan terus menurun pada kuartal keempat, sekitar 4-9%.
Di bidang otomotif, PMIC telah membawa perubahan baru. Setelah gelombang elektrifikasi kendaraan melanda, permintaan PMIC secara keseluruhan menunjukkan pertumbuhan yang eksplosif. Menurut data yang sebelumnya dirilis oleh STMicroelectronics, dibandingkan dengan mobil tradisional, jumlah chip manajemen daya yang dibutuhkan untuk kendaraan energi baru telah meningkat hampir 20%, mencapai 50.
