1、数字隔离类芯片概述
根据观研报告网发布的《中国数字隔离类芯片行业发展趋势研究与投资前景分析报告(2024-2031年)》显示,隔离芯片能够避免故障导致强电电路的电流将直接流到弱电电路,对人员安全或对电路及设备造成损害。另外,电气隔离去除了两个电路之间的接地环路,可以阻断共模、浪涌等干扰信号的传播,让电子系统具有更高的安全性和可靠性。一般来说,涉及到高电压(强电)和低电压(弱电)之间信号传输的设备大都需要进行电气隔离并通过安规认证。
从技术路线上来说,隔离器件可以分为光耦和数字隔离芯片两种。光耦,又被称为光隔离器,是一种模拟隔离产品,它利用光通过隔离屏障来传输信号。光隔离器因其问世早、价格具有竞争力,数十年来在业内被广为使用。数字隔离器使用电容或电磁隔离技术,大幅缩小了隔离元件的尺寸,同时实现了较长的使用寿命。相比传统光耦,数字隔离器优化系统BOM物料成本,缩小PCB面积准确的时序特性,更低的功耗增强的共模瞬态抗扰度(CMTI)可靠的绝缘寿命。
三种隔离芯片技术对比
指标 |
光耦 |
数字隔离 |
|
磁耦 |
容耦 |
||
传输信号 |
光信号 |
磁场信号 |
电场信号 |
材料 |
Polyimide |
Polyimide |
SiO2 |
耐压能力 |
耐压高 |
耐压高 |
耐压高 |
数据传输能力 |
传输速度慢 |
传输速度快 |
传输速度快 |
集成度 |
集成度差 |
集成度高 |
集成度高 |
温度范围 |
温度范围受限 |
温度范围宽 |
温度范围窄 |
资料来源:观研天下整理
2、数字隔离类芯片行业规模较小,市场发展空间大
全球数字隔离类芯片市场规模较小,但是近5年来行业销售大幅增长。根据数据显示,2018年,全球数字隔离类芯片行业市场规模达到3.43亿美元,预计2024年数字隔离芯片市场规模将增长一倍以上,达到7.67亿美元,市场发展空间大。
数据来源:观研天下整理
3、数字隔离类芯片行业应用广泛,工业、汽车、通信占据主要份额
从下游应用来看,数字隔离芯片主要应用于工厂自动化、汽车电子、信息通讯、电力自动化等领域。此外,带隔离驱动的电机在工业领域使用增加、汽车电气化对安规需求提升等因素也促进数字隔离类芯片行业发展。根据数据显示,数字隔离类芯片在工业领域上使用最多,占比达28.58%,其次是汽车电子行业,占比达16.84%,通信领域位居第三,占比达14.11%。
数据来源:观研天下整理
4、800V 平台蓄势待发,数字隔离类芯片行业需求将大量释放
在汽车领域,以新能源汽车为代表的新兴汽车正在迅速替代传统的燃油车,但充电不方便或充电比较慢、续航里程不够等痛点仍然存在。因此,从电气化效率入手成为各大车企研究目标。目前,最主流的趋势是采用800V电气架构(800V高压平台的三电系统,包括OBC、DC-DC、BMS、空压机、PTC、电驱动的电压等级都会随之提升)+碳化硅功率器件,其中隔离芯片起到非常重要的作用。
高压控制器模拟芯片种类及用量
类别 |
主驱 |
空调压缩机 |
OBC/DCDC |
BMS |
PTC |
总计 |
驱动芯片 |
6 |
6 |
16 |
1 |
1 |
30 |
采样芯片 |
2 |
2 |
4 |
- |
2 |
10 |
通讯芯片 |
1 |
1 |
2 |
1 |
1 |
6 |
数字隔离器 |
2 |
1 |
3 |
1 |
- |
7 |
电流传感器 |
3 |
- |
3 |
1 |
- |
7 |
电源模块 |
2 |
1 |
1 |
1 |
1 |
6 |
资料来源:观研天下整理
目前,国内外一些车型已经在使用超级充电桩,800V母线电压也得到不少车型的应用和量产。同时,预计2025年,我国800V高压架构的新能源汽车销量将达到100万台左右,三年复合年均增长率将达到270%;2025年,全球搭载800V架构的新能源汽车销量有望达到200万台。
5、光伏逆变器出货量持续增加,推动数字隔离类芯片行业发展
而平均一台光伏逆变器大概平均需要25颗隔离芯片,主要用于光伏逆变器的低压和高压部分。因此,我国光伏逆变器出货量持续增加,推动数字隔离类芯片行业发展。从光伏逆变器出货量情况来看,2021-2023年中国光伏逆变器占据全球市场30%-40%的份额,并呈现逐年增长的趋势。根据数据显示,2023年中国光伏逆变器市场出货量突破170GW,同比增长45%,占全球市场的比重超过三分之一。
数据来源:观研天下整理
此外,在工业4.0背景下,为保障生产人员的人身安全,必须对高低压之间的信号传输进行隔离以保护操作人员免受电击,该类隔离需求涉及人机交互的各个节点。也就是说,工业自动化系统有多个PLC/DCS节点,每个PLC/DCS节点控制一至多个变送器、机械手、变频器、伺服等设备,出于安规需要,这些对数字隔离类芯片均有需求。(WYD)
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