电源管理芯片是模拟芯片中规模最大的细分市场,承担电能变换、分配、检测与管理职能,长期由海外厂商主导。从公开的行业数据看,全球电源管理芯片市场规模已从2016年的200亿美元增至2020年的330亿美元,年复合增长率13.3%(智研咨询数据)。国产替代目前主要沿AC/DC、DC/DC等品类推进:在整流器、开关稳压器等方向,国产厂商已具备产品布局与技术追赶能力,但整体替代仍处于持续推进过程中,具体到各品类的份额与技术水平,需以第三方实测与公开数据为准。
电源管理芯片为何是模拟芯片的主战场
电源管理芯片几乎存在于所有电子产品和设备中,是电能供应的中枢和纽带,负责对电能进行变换、分配、检测和管理,将电源从一种形式高效稳定地转换为另一种形式——例如把交流电转为直流电,或把高压直流电转为低压直流电。以智能手机为例,屏幕、内存等模块工作电压各不相同,需要电源管理芯片将锂电池电能转换后分别供给,才能保证各模块正常运行。
正因为应用面极广,它成为模拟芯片最大的细分市场。按功能划分,主要包括AC/DC(交流转直流)转换器、DC/DC(直流转直流)转换器、驱动芯片以及保护芯片等。
国产替代的主要品类与路径
AC/DC方向:核心器件是整流器。生活中接收的电能基本为220V交流电,而多数电器使用直流电,因此基本上每种家电都至少使用一颗整流器。整流器分全波整流与半波整流两种方式:全波整流采用二极管桥式整流结构,效率更高、稳定性更强,但需搭配大型变压器;半波整流基于高频控制,可使用小型变压器,优势在于小型化、轻便化。国产厂商在这一品类的替代,主要围绕不同功率段与应用场景逐步展开。
DC/DC方向:整流之后仍需DC/DC转换器把初始直流电压转换为各部件所需电压并实现稳定化。按转换方式分为线性稳压器与开关稳压器:线性稳压器设计简单但效率较低,且只能降压,规模约30亿美元;开关稳压器设计复杂但效率高,既能降压也能升压、反相,应用范围更广,规模约70亿美元,是目前主流的DC/DC转换器。开关稳压器通过控制晶体管在ON与OFF状态间切换,使输出电压保持稳定,是国产替代技术追赶的重点方向。
自主可控的衡量维度:判断芯片技术水平,通常看输入电压范围、开关频率、反向击穿电压、Rdson、保护电路丰富度、静态电流、线性调整率、负载调整率、热阻、效率、PSRR电源纹波抑制比、导通状态电阻、最大连续电流等指标。输入电压范围越宽,可适用的应用场景越多——车载与通信场景常用48V、36V、24V等电压,通用工业与消费系列一般在24V以下。
常见问题
电源管理芯片国产替代目前推进到哪一步?
国产厂商已在AC/DC、DC/DC等主要品类形成产品布局,并在整流器、开关稳压器等方向持续进行技术追赶。整体替代是一个分品类、分场景逐步推进的过程,各细分的实际份额与技术水平,建议以第三方实测及公开数据为准。
DC/DC转换器中,哪一类国产替代空间更受关注?
开关稳压器规模约70亿美元,既能降压也能升压、反相,应用范围更广,是DC/DC中的主流品类,也是国产厂商技术追赶的重点方向。线性稳压器规模约30亿美元,设计简单但只能降压、效率较低。
衡量电源管理芯片技术水平看哪些指标?
主要包括输入电压范围(越宽越好)、开关频率(越高越好)、反向击穿电压(越大越好)、Rdson与导通状态电阻(越小越好)、保护电路(越丰富越好)、静态电流(越小越好)、效率与PSRR(越大越好)等。这些指标共同决定芯片能覆盖多少应用场景。