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数字隔离类芯片行业分析:规模增长空间大 下游市场持续扩容与升级

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。

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%。

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。

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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