不久前，EEWorld的微信群裏出現了一個關於模組電源還是分立器件自己搭的經典老生常談的討論。
起因是MPS推出了一款隔離式電源模組MIE1W0505BGLVH。該產品介紹如下：是一款隔離式穩壓 DC/DC 電源模組。它支持高達 3V 至 5.5V 的輸入電壓 (VIN) 套用，輸出功率 (POUT) 可達 1W ，同時具備出色的負載和線性調整率。
MIE1W0505BGLVH 采用容性隔離技術實作反饋阻斷，無需傳統光耦合器和並聯穩壓器即可調節輸出電壓 (VOUT)。與傳統隔離式電源模組相比，其模組體積小，執行可靠性更高。MIE1W0505BGLVH 還具有連續短路保護 (SCP) 和過溫保護 (OTP) 功能。
該器件采用小尺寸 LGA-12 (4mmx5mm) 封裝。
有網友認為這個產品非常好，畢竟小型化並且支持連續短路保護，有網友認為小型封裝確實不錯但是他們的場景並不太需要這方面。也有網友認為價格太貴，1.24美元的售價遠比分立器件貴，尤其是批次之後。不過網友們更認可的是性價比，不能單純的比較價格，還要在考慮綜合性價比的條件，價格只是分母，效能也同樣重要。
於是，引出了今天的大討論，到底是應該用模組還是分立？
電源模組到底好不好？
這個討論是所有工程師都或多或少要面臨的問題，尤其是近年來，隨著集成電路技術的發展，模組越來越小型化，芯片化，因此具有著越來越多的優勢，例如易於設計、成本效益、效率和尺寸、更高的效能、更快的開發周期、更簡單的PCB等等。
另外專門從事電源設計的工程師尤其是優秀人員非常之短缺，很多人不願意為提升1%的效率而浪費過多的時間。傳統上，設計師使用分立元件進行設計，如果是相對簡單的電路還好，但是隨著要求的提高，包括多路，多功能整合等都會增加方案的復雜性。
Vicor也表示，在電源設計方面，少即是多。在分立設計中出現更高裝配缺陷的可能性呈指數級增加，使設計和制造的效率都變得低下。
我又翻出了TI於2015年撰寫的一篇文章，文中提到電源模組提供經過驗證的指定解決方案，而分立電源則可以對套用進行更多客製。兩者都是有效的解決方案，針對空間有限的套用進行了各種權衡。
就其本質而言，電源模組采用了較小的電感器，該電感器具有較高的直流電阻 (DCR)，以最大限度地減小其總尺寸。通常，分立電源使用較大的電感器（其 DCR 較低），以最大限度地提高效率。規模和效率之間存在明顯的權衡。
另外在成本方面TI也給出了具體的考量標準。在所有其他專案相同的情況下，由於整合電感器及其元件和組裝成本，電源模組的成本高於分立電源 IC。然而，完整電源的成本超出了電源 IC 的成本。其他費用包括組裝過程中拾取每個單獨元件並將其放置到PCB上的成本；BOM) 中每個專案的鑒定、訂購和庫存成本；PCB 布局的成本和風險（因為電感器和開關節點的布線需要仔細考慮並增加了一些風險）；PCB 本身的成本——越大的 PCB 就越貴。電源模組的價格較高，但可以節省 PCB 空間並簡化設計工作。
圖為2015年的數據，模組與分立元件成本及效能對比。
另外，除了小功率的電源之外，大功率的電源模組同樣正在迅猛增長。比如包括IPM，各種SiC、IGBT的模組都得到了充分套用，模組和分立器件都被用於大批次生產的車輛中。範例 - Tesla Model S 和 Model III 中的驅動單元均使用分立封裝。我只能在這裏推測，但我想這是一個成本和供應鏈驅動的決定。制造分立半導體本質上更便宜（更少的元件和制造工藝），而且它們的生產速度比電源模組高得多。
總的說來，使用電源模組是開發中高功率轉換器/逆變器的更簡單、更方便的方法。但是如果需要考慮更多變量，如散熱介面、雜散電感、電流平衡等。
無線工程師也在討論模組化問題
在設計IoT器材時，是使用無線模組還是片上系統 (SoC) 同樣是一個關鍵且具有挑戰性的決定。每個選項都有其獨特的優點和缺點，選擇正確的技術需要平衡效能、功能和成本。
無線模組是一種預先認證的單元，可作為完整的無線解決方案，通常包含帶有微控制器、軟件堆疊和天線的無線電收發器。無線模組因其易用性和縮短開發時間而受到青睞。
片上系統 (SoC)是一種集成電路，在同一矽片上結合了微控制器單元和射頻 (RF) 前端。SoC提供更多控制和靈活性，但需要更多設計工作。
我們將使用以下指標來比較無線模組和 SoC 的成本：初始購買成本、開發成本、供應鏈成本以及可延伸性成本。
初始購買和開發成本
無線模組包括預先認證的射頻電路、天線和軟件堆疊，所有這些都會增加購買成本。相比之下，SoC 只是沒有額外元件的集成電路。由於它們缺少無線模組中的附加元件，因此初始購買成本較低。這使得 SoC 對於預算有限的設計人員來說很有吸重力。
然而，同樣的簡單性意味著開發成本可能會迅速上升。考慮以下與開發相關的費用清單：射頻設計和工程費用、實驗室器材和基礎設施投資、PCB 配置和天線選擇的成本以及認證費用。
無線模組包括預先設計、預先測試的射頻電路，無需內部射頻設計專業知識，並減少了對實驗室測試的需求。它們通常還經過預先認證，並包含內建天線和引腳排列，從而簡化了 PCB 布局過程。這些東西都包含在初始購買成本中，並且在開發階段不需要更多支出。
另一方面，基於 SoC 的設計在進入市場之前需要額外的費用和時間來進行設計、測試和認證。基於無線模組的設計上市時間更短，投資回報更快。
供應鏈和可延伸性成本
與基於 SoC 的設計所需的所有單獨部件相比，采購模組更容易，但是後一種選擇可能會導致更高的供應風險，特別是對於規模較小的公司或在零部件短缺期間。然而，依賴模組供應商來保證供應連續性的成本可能會很高。如果選擇 SoC，較大的公司或大批次生產可能會受益於對供應鏈的更多控制。
此外，無線模組通常意味著更高的單位成本，這在擴大規模時是一個缺點。對於大規模生產，SoC 的單位成本較低，可以抵消較高的開發成本。
Silicon Labs分析了在物聯網設計中使用無線模組和 SoC 的成本。他們比較了BGM210P 無線藍芽模組和EFR32BG21 藍芽 SoC的成本，兩者的批次售價均為 300,000 件。
他們的成本比較基於如下假設：
采購量為 10,000 至 300,000 件，無線模組和 SoC 的售價分別為 2.99 美元和 1.11 美元。
SoC 的BoM共計0.55美元，需要與制造過程中的測試相結合，其中 0.05 美元的成本是測試；0.50 美元是其他BoM。
總體而言，使用無線模組比使用SoC成本高出1.33美元。
由於無線產品復雜的設計、認證和監管審批流程，采用SoC需要額外六個月的開發時間。根據工程師平均年薪 100,000 美元，假設這需要額外花費 50,000 美元左右。
考慮到這些因素，並考慮到上市時間和使用 SoC 帶來的額外開銷，無線模組和SoC的平衡產量在 500,000 到 1,300,000 件之間。如果忽略由於上市時間延遲而造成的收入損失，盈虧平衡點將下降到 100,000 到 200,000 台之間。
當產量低於 500000 件時，使用無線模組比使用 SoC 更有利可圖。這是由於與 SoC 相關的前期成本較高且上市時間較長。然而，一旦產量達到收支平衡區，這些前期成本可能會分攤到足夠多的單元上，從而使 SoC 成為利潤更高的選擇。
因此，SoC 可能不是所有大批次產品的最佳選擇。盡管 SoC 具有潛在的大規模成本效益，但也存在無法量化的風險，例如技術問題或認證問題。
使用 SoC 進行設計使產品開發人員能夠靈活地客製設計其系統並整合他們所需的硬件和軟件功能。這種可客製性的另一面是增加了復雜性和更長的開發時間——設計人員需要深入了解 SoC 架構及其上執行的軟件。
相比之下，預制無線模組通常需要較少的開發時間和專業知識，但在客製和整合方面可能會有所不足。對於較小的生產執行，或者如果快速上市時間至關重要，無線模組可能更具成本效益；對於較大的產量，或者如果有內部專業知識，SoC 可能會更具成本效益。
更早期的嵌入式核心板
SoM同樣是目前較為流行的一種模組化產品。SoM 將嵌入式處理系統的核心元件（例如處理器、記憶體和外設）整合在一塊板卡上。
然而，與 SoC 不同，SoM 在 PCB 或模組而不是單個芯片上提供此功能。在這方面，SoM 是一個板級系統。通常，它是一塊小板，其中整合了許多 IC 或芯片。
SoC 的使用確實使事情變得更簡單，因為設計人員不必在電路的各個方面投入精力，並且芯片中包含了很多功能。
然而，設計者仍然需要對SoC芯片有詳細的了解，包括每個引腳的功能、SoC的熱效能以及焊盤設計。
為了解決這個問題，SoM 提供了一個尺寸非常小的模組，可以連線到基板，從而簡化了整個過程，同時保持較低的功耗預算並使其適合各種套用。
在量產過程中，制造和測試的延遲使得時間限制更加嚴格。SoM 使整個設計過程更加順利。工程師所需要做的就是選擇適合您要求的 SoM，將其與主器材整合，就可以開始使用了。
開發人員可以利用所有節省的時間專註於他們的套用軟件，從而顯著縮短上市時間和總體成本。
盡管 SoM 看起來與 Arduino 等評估板類似，但它的意義遠不止於此，SoM 也可以在最終產品中使用，而不會損失可靠性或效能。
無需對硬件有深入的了解和經驗，非常適合軟件開發人員。有些 SOM 還附帶驅動程式，因此開發人員可以完全專註於應用程式層。
使硬件開發人員的設計過程更快、更高效、資源效率更高。無需經歷緩慢而繁瑣的 PCB 設計和制造過程即可實作 FPGA 效能和靈活性。具有高度的高效能、可靠性和可延伸性。
互換性強，易於升級。具有相同外形尺寸的 SoM 升級版本可以輕松替換舊單元，而無需完全更改底層硬件，從而簡化產品的生命周期。
總結
什麽才是最劃算的選擇呢？對於工程問題而言，永遠都是需要具體問題具體分析，這是一個不穩定的答案，取決於許多因素：具體產品、設計師、產品釋出的緊迫性、產量等等。但未來隨著模組化產品在更多方面的進步，相信會越來越被更廣泛的群體所接觸。
