電源管理芯片在電子元器件中的作用越來越重要,雖然名氣并不大,不過沒有一個電子產品敢于忽視電源管理芯片。尤其是手機進入智能化時代后,電源管理芯片的作用更加顯著。
幾年前,電源管理芯片還僅僅是集成穩壓器件和DC/DC轉換器,為了應對不同的需求,現在電源管理芯片產品種類眾多,而且從各種產品的市場份額來看,市場結構顯得比較分散,份額最大的LDO也只占據了20%的市場份額。其次是DC-DC、Driver和PMU,市場份額均不到15%,其它產品的份額都在10%以下。
電源管理芯片可以大致可以分成8個種類:
1、AC/DC調制IC。內含低電壓控制電路及高壓開關晶體管。
2、DC/DC調制IC。包括升壓/降壓調節器,以及電荷泵。
3、功率因數控制PFC預調制IC。提供具有功率因數校正功能的電源輸入電路。
4、脈沖調制或脈幅調制PWM/PFM控制IC。為脈沖頻率調制和/或脈沖寬度調制控制器,用于驅動外部開關。
5、線性調制IC(如線性低壓降穩壓器LDO等)。包括正向和負向調節器,以及低壓降LDO調制管。
6、電池充電和管理IC。包括電池充電、保護及電量顯示IC,以及可進行電池數據通訊“智能”電池IC。
7、熱插板控制IC(免除從工作系統中插入或拔除另一接口的影響)。
8、MOSFET或IGBT的開關功能ic。
目前,全球電源芯片市場呈現上漲的態勢,市場研調機構TransparencyMarketResearch(TMR)最新研究報告指出,2013~2019年,全球電源管理芯片市場年復合成長率(CAGR)將達6.1%。就市場規模而言,到2019年全球電源管理芯片市場規模將達到470億美元左右。亞太地區承擔主要的增長動力,北美則作為全球第二個市場。
在應用方面,消費型電子依然是消耗電源管理芯片最多的產業。以手機為例,智能手機由許多不同功能的模塊組成,每個模塊所需供電電壓各不相同,由鋰電池直接供電無法滿足各模塊要求,因此需要一個高效率電源管理芯片,把鋰電池提供的電壓用不同方法按照需要進行轉換和調節,達到期望的電壓值,以滿足各個模塊的需要。除了消費型電子,汽車電子、新能源和物聯網等領域也相繼發力。隨著應用的不斷創新,電源管理芯片的市場也呈現出需求多樣化,應用細分化,更多高性能電源管理芯片的市場需求也不斷深化以及擴展化,更好地為滿足系統創新,性能提升而服務。
電源管理芯片的類型也在發生著改變,數字電源管理芯片展現出極大潛力。憑借靈活、快速響應、高集成度以及高度可控的巨大優勢,數字電源已顯示出強勁的發展勢頭。據調研機構IHS公司旗下IMSResearch的報告,預計2017年全球數字電源市場營業收入將增至124億美元,數字電源管理芯片市場將達到26億美元。數字電源市場以服務器和通信設備應用為主導,同時拓展至其他更多應用領域,逐漸從模擬電源芯片手中接過市場主導權。除了數字化,模塊化和智能化步伐也在加快,體積小、低EMI以及更快的負載瞬態響應和更低噪聲的智能電源管理芯片需求量越來越大。
目前,電源管理廠商還是以日企和歐美廠商為主導,國產廠商數量龐大但產品質量和產業規模和歐美比仍有差距。接下來,與非網小編將列舉一系列具有代表性的電源管理芯片廠商以及他們在電源管理芯片方面最新的企業動態。
德州儀器(TI)
美國德州儀器公司(簡稱:TI)是世界上最大的模擬電路技術部件制造商,全球領先的半導體跨國公司,以開發、制造、銷售半導體和計算機技術聞名于世,主要從事創新型數字信號處理與模擬電路方面的研究、制造和銷售。除半導體業務外,還提供包括傳感與控制、教育產品和數字光源處理解決方案。德州儀器(TI)總部位于美國德克薩斯州的達拉斯,并在25多個國家設有制造、設計或銷售機構。
TI能夠提供超過25000種電源管理產品,是該領域絕對的巨頭。近幾年,TI在電源管理芯片領域頻繁發聲。2015年是TI在電源管理芯片發力的一年,整個上半年就密集發布了5款創新產品,包含LM5160A/LM5175/UCC28730/LMG5200和低成本數字電源BoosterPack??梢钥闯霎敃r的TI不僅在模擬IC市場勢力強勁,在數字IC市場也不甘人后。
并且,TI很早就涉獵了無線充電領域。2015年,在無線充電領域深耕5年的TI終于獲得回報,三星最新旗艦手機GalaxyS6選擇搭載TI的無線充電芯片,這使得TI在電源管理芯片領域邁出了重要一步。
日前,TI還發布了一款業界首發的電池充電控制器bq25703A和bq25700A,采用這款新型控制器的電池充電適配器可以通過USBType-C或者USBPD接口,向包括筆記本電腦、手機、無人機等采用不同界面或不同串數電池組的電子產品充電,而這將大大提高消費者的充電使用體驗。
安森美(ONSemiconductor)
安森美半導體是應用于高能效電子產品的首要高性能硅方案供應商。公司的產品系列包括電源和信號管理、邏輯、分立及定制器件,幫助客戶解決他們在汽車、通信、計算機、消費電子、工業、LED照明、醫療、軍事/航空及電源應用的獨特設計挑戰,既快速又符合高性價比。公司在北美、歐洲和亞太地區之關鍵市場運營包括制造廠、銷售辦事處及設計中心在內的世界一流、增值型供應鏈和網絡。
安森美半導體設計和生產的電源管理芯片能夠節省多達90%的待機能耗。安森美半導體的GreenPoint高能效電源參考設計系列包括ATX電源、液晶電視機電源和筆記本電腦適配器等,均符合現有的高效標準。
安森美一直就覬覦電源管理芯片老大的位置,近年來動作頻頻。2015年下半年,安森美以邀約收購的方式并購了Fairchild,并購之后安森美員工透露公司已經成為電源管理芯片第一大廠,不過這句話并沒有市場研究機構求證。
2016年10月,安森美推出高度集成的單芯片移動電源方案用于開發下一代鋰離子電池供電的產品??梢詾殇囯姵靥峁拸V的功率和5伏(V)、9V和12V工作的電壓/電流輸出范圍,通過簡單的FET選擇,最大充放電能力達30瓦(W)。
近期,安森美再傳收購新聞,很可能一舉拿下富士通晶圓代工業務部門進一步增強自身實力。
英飛凌(infineon)
英飛凌科技公司于1999年4月1日在德國慕尼黑正式成立,是全球領先的半導體公司之一。其前身是西門子集團的半導體部門,于1999年獨立,2000年上市。其中文名稱為億恒科技,2002年后更名為英飛凌科技??偛课挥诘聡鳱eubiberg的英飛凌科技股份公司,為現代社會的三大科技挑戰領域——高能效、移動性和安全性提供半導體和系統解決方案。
英飛凌當前在自動駕駛領域投入重兵,作為公司下一階段的業務重點。電源管理芯片業務則做出了一定程度的犧牲,目前無線充電業務部門被英特爾收購。
ADI
ADI公司是業界認可的數據轉換和信號處理技術全球領先的供應商,擁有遍布世界各地的60,000客戶,涵蓋了全部類型的電子設備制造商。作為領先業界40多年的高性能模擬集成電路(IC)制造商,ADI的產品用于模擬信號和數字信號處理領域。公司總部設在美國馬薩諸塞州諾伍德市,設計和制造基地遍布全球。
ADI一直都重視電源管理芯片市場,2016年7月,ADI強勢并購凌力爾特(LinearTechnologyCorp.),收購總價為148億美元,收購后的ADI成為僅次于TI的模擬IC大廠。收購之前ADI大多數收入來自于數據轉換器產品,只有1.5億到2億的收入來自電源管理IC方面。而凌力爾特在電源管理領域有著強大的實力,此次交易將填補ADI電源管理方面的弱勢。
2015年模擬IC廠商排名
瑞薩(Renesas)
瑞薩科技是世界十大半導體芯片供應商之一,在很多諸如移動通信、汽車電子和PC/AV等領域獲得了全球最高市場份額。
2017年2月25日,瑞薩完成對創新型電源管理及精密模擬解決方案的領先供應商Intersil公司的收購,此次交易使兩家公司的先進技術和成熟的終端市場經驗相結合,鞏固了瑞薩電子作為先進嵌入式系統全球領先供應商的地位。
目前,瑞薩的發展重點在汽車電子市場,完成收購Intersil后瑞薩成為全球第二大車用半導體廠商。
富士通(Fujitsu)
富士通是世界領先的日本信息通信技術(ICT)企業,提供全方位的技術產品、解決方案和服務。在全球擁有約159,000名員工,客戶遍布世界100多個國家。Fujitsu的核心產品是電流,電壓傳感器,廣泛應用于可再生能源、電源、伺服、焊接、機車和電動汽車等各個領域。
意法半導體(ST)
意法半導體(ST)集團于1988年6月成立,是由意大利的SGS微電子公司和法國Thomson半導體公司合并而成。1998年5月,SGS-THOMSONMicroelectronics將公司名稱改為意法半導體有限公司。意法半導體是世界最大的半導體公司之一。
2016年,意法半導體在USBType-C、快充、無線充電、智能照明等領域發布了多款電源管理芯片,從意法半導體(ST)最近的動作來看,“一個都不能少”依舊是其在堅持的產品理念。
意法半導體產品組合可提供最先進的USB專用解決方案,通過與高通平臺的合作,可支持全部藍牙Profile協議,最高可實現5A、100W的效率。據介紹,意法半導體已經推出了基于高通QuickCharge3.0平臺的專用產品組合STQC30,擁有封裝小、集成泄放電阻、可設置電流分布、低待機功耗、自適應過壓保護以及支持小于3V的工作電壓等競爭優勢。
2017年的無線充電市場,意法半導體依然表現搶眼。在MWCS2017上,意法半導體工業及電源轉換部門技術市場經理王巧娣向與非網記者介紹了該公司無線充電相關產品和應用的最新進展。意法半導體在今年6月底發布了最新15W的無線充電解決方案,至此,該公司的無線充電產品系列涵蓋5W和15W的發射端及接收端,其中15W產品向下兼容5W產品。
恩智浦(NXP)
恩智浦半導體(NXPSemiconductors)是全球前十大半導體公司,創立于2006年,先前由飛利浦于50多年前所創立。
在快充市場,恩智浦算是先驅企業,在2013年恩智浦就研發出了能夠快速充電的電源芯片,不過令人意外的是,恩智浦并沒有繼續深耕電源芯片領域,而且2016年4月份,還傳出消息,由于標準產品部門利潤下降,恩智浦正在尋求出售電源部門的機會,中國企業有意收購。
目前,高通為了收購恩智浦“委曲求全”,一旦恩智浦歸入高通門下,電源管理芯片可能會繼續運營下去,高通在快充領域盈利頗多,不太可能讓技術外流。
高通(Qualcomm)
高通創立于1985年,總部設于美國加利福尼亞州圣迭戈市,33,000多名員工遍布全球。高通公司是全球3G、4G與下一代無線技術的企業,目前已經向全球多家制造商提供技術使用授權,涉及了世界上所有電信設備和消費電子設備的品牌。
高通前一代電源管理芯片是由中芯國際(SMIC)生產的,后者在其8英寸晶圓廠使用0.18至0.153微米工藝來生產電源管理芯片。不過,接下來高通的電源芯片70%將在臺積電產線生產。
安華高(Avago)
安華高科技公司是一家設計、研發并向全球客戶廣泛提供各種模擬半導體設備的供應商,公司主要提供復合III-V半導體產品。我們在高性能設計和集成方面擁有超群的實力。我們的產品組合廣泛多樣,在以下四個主要目標市場中擁有約6500種產品,即:無線通信、有線基礎設施、工業和汽車電子產品以及消費品與計算機外圍設備。我們的產品在這些目標市場中可應用于移動電話、家用電器、數據聯網與電信設備、企業存儲和服務器、發電和再生能源系統、工廠自動化、顯示器、光學鼠標以及打印機。
安華高在國內名氣并不大,但是名不見經傳的安華高卻曾在2015年一舉拿下了博通,讓人刮目相看。
除了上述這些廠商,MPS、Diodes、AMS、MTK、思佳訊和微芯科技等在電源管理芯片上也都有著不俗的實力,在無線充電和快充逐漸從手機領域滲透到汽車電子、PC和工業等領域后,上述廠商將在電源管理芯片領域將再次收獲一波紅利。
可以看出,除了聯發科,國產電源芯片廠商具有代表性的幾乎沒有了。當前國內電源芯片市場逐年走低,在中國市場上,隨著國際電子產品制造業向中國轉移趨勢的減緩,多種電子產品的產量增長率都不同程度的出現下降,甚至部分產品產量有所下滑,產量的降低直接造成了對上游芯片需求量的下降。不過,國產電源管理芯片依然要面對供過于求的尷尬局面,LDO雖然是中國電源管理芯片市場上份額最大的產品,但由于參與競爭廠商較多,價格持續下降,因此發展速度明顯放緩。
國內電源管理芯片市場趨勢
大陸廠商包括矽力杰、晶豐、士蘭微、芯朋微、東科、比亞迪、富滿、瑞之辰、芯龍、航天民芯、拓微、微盟、貝嶺、天源等在電源管理芯片方面均有涉獵,臺灣也有昂寶、UTC、德信、立锜、UP、富昌、合泰等,國內市場差的并不是參與廠商數量,而是高端技術和行業巨頭數量。
與應用處理器之類大規模數字集成電路相比,電源管理類芯片的進入門坎相對來說并不高,這也正是國產電源廠商數量龐大的原因。在模擬電源管理芯片層面,國產廠商和世界一流廠商的差距并不明顯。一方面是基于傳統模擬技術的電源管理產品在設計上已沒有太大難度,另一方面國內企業在芯片封裝和代工水平也已經達到了一流電源管理芯片采用的水準。
但也正是由于技術門檻不高,國產模擬電源管理芯片過早的產能過剩,價格戰提前開打,大廠心力交瘁,小廠為了生存無所不用其極,研發新技術動力明顯不足。
針對模擬電源管理芯片而言,國產大廠需要做出表率,加大研發力度,提高產品技術水平,用技術引導市場結束價格戰。另一方面,數字電源管理芯片是未來的大趨勢,這也是國產電源管理芯片廠商的弱項和機會。數字消費電子產品越來越注重便攜和小巧,使得電源管理芯片必須具備能耗低、效率高、體積小和散熱快的特點,隨著環保意識的加強,節能設計也將是一個重頭戲。由于數字電源管理系統對周邊外圍元件要求較高,國內電源管理芯片市場進入數字化將對整個電源芯片行業進行一次大升級。
整個電源管理芯片市場,TI、英飛凌、ST、高通等依然是行業的巨頭,代表著行業的最高水準。國產電源芯片廠商需要盡早想辦法結束價格戰,回歸到技術和產品性能競爭的常規市場競爭模式。數字化是國產廠商的機會,中國半導體行業提到最多的就是“彎道超車”,數字電源管理芯片也許就是國產電源芯片廠商“彎道超車”的那個點。
高通創立于1985年,總部設于美國加利福尼亞州圣迭戈市,33,000多名員工遍布全球。高通公司是全球3G、4G與下一代無線技術的企業,目前已經向全球多家制造商提供技術使用授權,涉及了世界上所有電信設備和消費電子設備的品牌。
高通前一代電源管理芯片是由中芯國際(SMIC)生產的,后者在其8英寸晶圓廠使用0.18至0.153微米工藝來生產電源管理芯片。不過,接下來高通的電源芯片70%將在臺積電產線生產。