隔離器件雖然相對狹小,市場規模不大,但卻是所有電子產品和設備系統必不可缺的元件,因為人身和設備安全、電磁干擾及物聯網設備的普及對電氣隔離提出了更高的要求。

 

在未來相當一段時間內,光耦器件和數字隔離器件將并存發展。但是,從光耦到數字隔離是未來的發展趨勢,后者將逐漸替代前者成為主導型隔離方案。

 

2020 年 7 月 3 日,慕尼黑上海電子展正式召開。本土數字隔離器廠商——榮湃半導體接受了與非網的采訪。

 

榮湃半導體副總裁胡擁軍

 

榮湃半導體副總裁胡擁軍向筆者介紹了公司的優勢,榮湃半導體是中國半導體企業中第一個做出數字隔離器的廠家,憑借擁有自主知識產權的智能分壓技術(iDivider 技術)在業界保有多個第一名:

(1)業界最小的數字隔離器,只有 2x3mm,可用在面積非常小的產品上;

(2)業界速度最快的數字隔離器,相較于歐美大廠數字隔離器產品的 200Mbps,榮湃半導體可以做到 600Mbps,且已經成功地量產;

(3)采用第三代數字隔離技術,使其芯片成本和同行業其他廠家相比有較大優勢,進而使得第一次可以把數字隔離替代光耦。

 

(智能分壓技術是榮湃半導體發明的一種數字隔離器技術,應用了電容分壓的原理,直接把電壓信號從電容一邊傳到另一邊,不需要 RF 信號和調制解調,彌補了其它隔離技術(如光耦的 opto-coupler 技術,icoupler 技術,OOK 技術等)的缺點,也最大限度的優化了其它隔離技術的不足,是一種更本質更簡潔的隔離信號傳輸技術,使得電路大大簡化,功耗更低,速度更快,抗干擾能力增強,噪聲更低。)

 

數字隔離 VS 光耦隔離

光耦是上世紀 70 年代發展起來的隔離器件,當時由于光耦的體積小、壽命長、無觸點,具備抗干擾能力強、輸出和輸入之間絕緣、單向傳輸信號等優點,在電子電路設計上得到了廣泛應用。

 

直至 1990 年代后期,光耦基本上是市場上唯一的解決方案。經過近 50 年的發展,全球光耦產業格局已趨于穩固。近年來,隨著 CMOS 工藝的不斷進步,數字隔離技術開始發展起來,數字隔離在高速、長壽命、魯棒性、良好的時序規范和更低的功耗等優點的基礎上,成本也逐漸下降,逐步被市場認可。

 

對此,胡擁軍表示,在隔離技術和市場的機遇下,榮湃半導體憑自身的數字隔離技術入局,相較于國內很多半導體企業,榮湃一開始就從隔離的基礎理念出發,而非模仿一線大廠,做到了穩定的、可靠的、量產的產品。盡管目前產品門類還較為單一,但相信公司是在正確的道路和當前較有利的環境下向前發展,符合國產半導體的發展方向。

 

目前,公司已經上市的產品有數字隔離器π1 和π2 系列產品,該系列產品的綜合性能遠優于當前市場上同級別產品數倍(如傳輸速度快 4 倍,工作電流降低 5 倍,延遲降低 1.6 倍等)。產品涉及安全性領域、感應性領域和物聯網領域三大領域,廣泛應用于工業自動化、新能源汽車電池控制器、中高端進口白色家電、物聯網以及通信電源等主干行業,擁有 18 項隔離器領域全球發明專利。

 

 

數字隔離器的應用現狀與前景

隔離應用在工業領域最為常見,例如工廠自動化、流程控制、馬達驅動控制等設備。近年來,隨著電動汽車的問世和發展,電路和系統設計正逐漸改變。目前 EV 或 HEV 通常配置 200V~400V 高電壓電池,未來的趨勢是采用更高電壓的電池,以此來達到更高的功率 / 電池容量以及續航能力。這種高電壓電池必須使用隔離器,以確保汽車內不同電壓場域的安全性和訊號傳輸。許多主機廠競相投入 EV/HEV 布局,為了優化高溫操作、穩定性和抗噪性,汽車產業成為數字隔離器技術的主要驅動力。

 

眾所周知,汽車行業整個驗證和測試的流程周期非常長,車規產品在工藝、性能等方面都需要滿足很高的標準,這意味著產品的可靠性、穩定性等各方面的指標都會得到非常嚴苛的測試。

 

車規產品在工藝、性能等方面都需要滿足很高的標準,行業公司能夠把產品做到車規級是一個很大的跨越。此外,汽車行業整個驗證和測試的流程周期非常長,這意味著產品的可靠性、穩定性等各方面的指標都會得到非常嚴苛的測試。榮湃半導體在此已有布局,胡擁軍表示,公司現已有符合車規級的產品出來,下一步會加強在汽車領域的應用,汽車領域會是接下來很重要的推廣方向。

 

結語

10 年前,非光學數字隔離還是一個很小的市場,2010 年市場規模僅為 5400 萬美元,根本就沒有引起光耦制造商們的重視。近 5 年來,數字隔離銷售大幅增長,至 2018 年全球市場規模已增至 3.43 億美元。IHS Markit 預計,到 2024 年這一細分市場將增長一倍以上,達到 7.67 億美元。

 

從現在到 2024 年,工業應用仍將是隔離器件最大的市場。不過,汽車行業,特別是電動汽車在此期間將迎來較大增長。

 

本土數字隔離廠商雖然起步較晚,但隨著國際貿易關系的變化以及國內產品信賴度的提升,也開始迅速發展起來。

 

在未來相當一段時間內,光耦器件和數字隔離器件將并存發展。但是,從光耦到數字隔離是未來的發展趨勢,后者將逐漸替代前者成為主導型隔離方案。

 

榮湃半導體作為已有產品量產,且具有一定市場影響力的國產數字隔離器廠商,相信在未來不斷布局和深耕市場的同時,也能夠為中國半導體行業的發展獻上一份力量。