隔离器件虽然相对狭小,市场规模不大,但却是所有电子产品和设备系统必不可缺的元件,因为人身和设备安全、电磁干扰及物联网设备的普及对电气隔离提出了更高的要求。

 

在未来相当一段时间内,光耦器件和数字隔离器件将并存发展。但是,从光耦到数字隔离是未来的发展趋势,后者将逐渐替代前者成为主导型隔离方案。

 

2020 年 7 月 3 日,慕尼黑上海电子展正式召开。本土数字隔离器厂商——荣湃半导体接受了与非网的采访。

 

荣湃半导体副总裁胡拥军

 

荣湃半导体副总裁胡拥军向笔者介绍了公司的优势,荣湃半导体是中国半导体企业中第一个做出数字隔离器的厂家,凭借拥有自主知识产权的智能分压技术(iDivider 技术)在业界保有多个第一名:

(1)业界最小的数字隔离器,只有 2x3mm,可用在面积非常小的产品上;

(2)业界速度最快的数字隔离器,相较于欧美大厂数字隔离器产品的 200Mbps,荣湃半导体可以做到 600Mbps,且已经成功地量产;

(3)采用第三代数字隔离技术,使其芯片成本和同行业其他厂家相比有较大优势,进而使得第一次可以把数字隔离替代光耦。

 

(智能分压技术是荣湃半导体发明的一种数字隔离器技术,应用了电容分压的原理,直接把电压信号从电容一边传到另一边,不需要 RF 信号和调制解调,弥补了其它隔离技术(如光耦的 opto-coupler 技术,icoupler 技术,OOK 技术等)的缺点,也最大限度的优化了其它隔离技术的不足,是一种更本质更简洁的隔离信号传输技术,使得电路大大简化,功耗更低,速度更快,抗干扰能力增强,噪声更低。)

 

数字隔离 VS 光耦隔离

光耦是上世纪 70 年代发展起来的隔离器件,当时由于光耦的体积小、寿命长、无触点,具备抗干扰能力强、输出和输入之间绝缘、单向传输信号等优点,在电子电路设计上得到了广泛应用。

 

直至 1990 年代后期,光耦基本上是市场上唯一的解决方案。经过近 50 年的发展,全球光耦产业格局已趋于稳固。近年来,随着 CMOS 工艺的不断进步,数字隔离技术开始发展起来,数字隔离在高速、长寿命、鲁棒性、良好的时序规范和更低的功耗等优点的基础上,成本也逐渐下降,逐步被市场认可。

 

对此,胡拥军表示,在隔离技术和市场的机遇下,荣湃半导体凭自身的数字隔离技术入局,相较于国内很多半导体企业,荣湃一开始就从隔离的基础理念出发,而非模仿一线大厂,做到了稳定的、可靠的、量产的产品。尽管目前产品门类还较为单一,但相信公司是在正确的道路和当前较有利的环境下向前发展,符合国产半导体的发展方向。

 

目前,公司已经上市的产品有数字隔离器π1 和π2 系列产品,该系列产品的综合性能远优于当前市场上同级别产品数倍(如传输速度快 4 倍,工作电流降低 5 倍,延迟降低 1.6 倍等)。产品涉及安全性领域、感应性领域和物联网领域三大领域,广泛应用于工业自动化、新能源汽车电池控制器、中高端进口白色家电、物联网以及通信电源等主干行业,拥有 18 项隔离器领域全球发明专利。

 

 

数字隔离器的应用现状与前景

隔离应用在工业领域最为常见,例如工厂自动化、流程控制、马达驱动控制等设备。近年来,随着电动汽车的问世和发展,电路和系统设计正逐渐改变。目前 EV 或 HEV 通常配置 200V~400V 高电压电池,未来的趋势是采用更高电压的电池,以此来达到更高的功率 / 电池容量以及续航能力。这种高电压电池必须使用隔离器,以确保汽车内不同电压场域的安全性和讯号传输。许多主机厂竞相投入 EV/HEV 布局,为了优化高温操作、稳定性和抗噪性,汽车产业成为数字隔离器技术的主要驱动力。

 

众所周知,汽车行业整个验证和测试的流程周期非常长,车规产品在工艺、性能等方面都需要满足很高的标准,这意味着产品的可靠性、稳定性等各方面的指标都会得到非常严苛的测试。

 

车规产品在工艺、性能等方面都需要满足很高的标准,行业公司能够把产品做到车规级是一个很大的跨越。此外,汽车行业整个验证和测试的流程周期非常长,这意味着产品的可靠性、稳定性等各方面的指标都会得到非常严苛的测试。荣湃半导体在此已有布局,胡拥军表示,公司现已有符合车规级的产品出来,下一步会加强在汽车领域的应用,汽车领域会是接下来很重要的推广方向。

 

结语

10 年前,非光学数字隔离还是一个很小的市场,2010 年市场规模仅为 5400 万美元,根本就没有引起光耦制造商们的重视。近 5 年来,数字隔离销售大幅增长,至 2018 年全球市场规模已增至 3.43 亿美元。IHS Markit 预计,到 2024 年这一细分市场将增长一倍以上,达到 7.67 亿美元。

 

从现在到 2024 年,工业应用仍将是隔离器件最大的市场。不过,汽车行业,特别是电动汽车在此期间将迎来较大增长。

 

本土数字隔离厂商虽然起步较晚,但随着国际贸易关系的变化以及国内产品信赖度的提升,也开始迅速发展起来。

 

在未来相当一段时间内,光耦器件和数字隔离器件将并存发展。但是,从光耦到数字隔离是未来的发展趋势,后者将逐渐替代前者成为主导型隔离方案。

 

荣湃半导体作为已有产品量产,且具有一定市场影响力的国产数字隔离器厂商,相信在未来不断布局和深耕市场的同时,也能够为中国半导体行业的发展献上一份力量。