对于电源管理IC，把包括开关、控制和无源元件在内的整个电源安装在一块芯片上，就能促成更高的功率效率，并降低散热量。尖端的电源拓扑结构、微型磁性元件、更快的开关器件可以共同使单片电源成为现实。
要点
* 微型单片电源能在电子器件中促成更高效的电源管理和更低的散热量。
* 对于两三兆赫的速度而言，单一封装即可容纳的电源已成为现实。
* 磁性元件和开关器件必须不断进步，来促成电源电路的持续微型化。
请想象一种手机电池，它能供应无线电力，并仍适合目前的形状系数。对于目前的便携电子设备的最大缺点而言，它堪称完美的解决方案，不是吗？答案是否定的。即便有这种魔幻般的电池，人们仍面临功耗问题：在目前的电源管理方案下，手机很快就会变得烫手。关键在于有效功率，而非可用功率。在寻找日益高效的电源方案的过程中，浮现出了包含电源转换、稳压、管理、无源元件在内的电源SOC（单片电源）概念，它已成为人们渴求的目标。一些电源公司和大学研究人员正在探求这种技术。电源SOC不仅将使手持电子设备受益，还将惠及笔记本电脑（电池寿命会更长）和服务器（能源成本会更低）。在未来若干年，这些电源SOC将对各类电子应用产生吸引力。
目前带有外部电感器的dc/dc PMU（电源管理单元）IC已经比几年前的原有器件小了许多。例如，Analog Devices公司的6 MHz ADP2121转换器也依靠外部电感器，包括电感器在内的尺寸仅5 mm2。核心作为目前ASIC的一部分日益普及，这推动了一种需求，即进一步缩小电源控制电路，使之进入电源SOC中。例如，一部手机可能有四根或更多天线，其中包括蓝牙、CDMA、GSM通信、3G单元，还含有视频和基带射频部分。为了确保功率效率，每颗核心均须快速通断，否则系统会在未使用的核心上浪费功率。为实现精细的电源控制，每颗核心均需要自己的DC电压源，其中包括电压转换与稳定。但是，四个或更多PMU安装在一颗多核芯片周围，会使该芯片相形见绌，即便它们每个的尺寸仅有5 mm2。
人们也许会考虑在板上装几个电源模块，并用半导体开关来通断核心和子块。但是，电源很难在其整个负载范围（一般是10%至90%）均保持高效。若主电源多数时间都用于低电流负载范围，那么它的功率效率会较低，产生的系统热量会更多。
电源SOC技术缺乏两种主要部件：高效合算的开关器件、工作于20MHz至100MHz或更高频率的磁性元件。射频领域的确存在超高速开关器件，但其开发者通常把外来半导体元件作为其基础，没有使用廉价的芯片工艺。设计者也已为射频领域开发了磁性元件，但其用途一直是辐射功率。电源应用的需求恰好相反——安静的非辐射器件。另外，磁性元件研究一直比较冷清。只要高速开关器件不能实用，就不会有人需要高速磁性元件。
为了理解改用20MHz、100MHz或更高开关频率的重要性，请看看更高的开关速度对目前PMU尺寸的影响（图1）。在500 kHz，开关磁性元件几乎是芯片尺寸的两倍。在目前大约1MHz的开关频率，PMU的无源元件的尺寸几乎与电源控制及稳压电路相当。在6 MHz，芯片尺寸几乎与磁性元件相同。电容器尺寸的缩小甚至更显著。电源SOC的支持者们暗示：在20 MHz至100 MHz或更高速度时，无源元件会明显缩小，可以把它们放在控制电子器件的混合信号晶粒上。
考克大学丁铎尔国家研究所电源磁性元件研究人员Cian ? Mathúna博士预言：包含集成电感器在内的完整电源SOC很快将能安装于仅为1 mm2的空间中，其中包括PSIP（电源系统级封装）内的电源控制晶圆上的晶圆级微型电感器。从BOM（材料清单）角度看，PSIP和电源SOC之间几乎没有区别：如果拆开PSIP，人们就会看到硅开关器件和控制电路位于一块IC中，而磁性元件和电容器则位于另外一两个器件中——所有元件均位于同一封装中。虽然PSIP器件没有利用晶圆级装配更低的成本和更高的可靠性，但它们的确满足了各种应用对小零件、更低BOM成本、更简单组装的需求。包括Vicor、Linear Technology、Enpirion在内的几家公司已开始采用这种方法。
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