在经历了产能紧缺,芯片缺货,产能过剩之后,2024年半导体产业终于开始走出低迷,与AI相关的产业更是一片繁荣,半导体总体市场涨幅甚至超过双位数。但如果去除AI相关的行业,似乎回暖仍是不如预期。
芯查查采访了数十家半导体上下游企业,本篇采访企业为:Power Integration (简称:PI)。PI是一家高压电源转换领域的半导体器件供应商,产品主要应用领域在清洁能源生态系统,可实现可再生能源发电以及毫瓦级至兆瓦级中电能的有效传输和消耗。2024年,PI有哪些收获?取得了哪些成绩?对于2025年,有哪些机会值得憧憬和期待?

芯查查:回顾2024年,您认为这一年的半导体市场情况是好是坏?
Doug Bailey:喜忧参半。有些市场增长迅猛,有些市场增长放缓。
消费电子市场表现不佳,主要原因是消费者信心不足。然而,工业应用却在增长,尤其是在家用电器方面。随着“万物电气化”运动的发展、智能(人工智能或简称“智能”)的日益融入以及各类物品配备网络互联功能,新的设计不断涌入市场,从而推动了增长。
芯查查:在您看来,2024年你们取得了哪些成绩?又遇到了什么挑战?
Doug Bailey:Power Integrations震撼推出击穿电压阈值为1700V的氮化镓开关,远远超过市场上任何其他氮化镓产品,这是我们最大的成就。最初,Power Integrations在其InnoMux™-2系列单级独立稳压的多路输出离线式电源IC中采用了1700V氮化镓技术,该技术在需要一个、两个或三个供电电压的应用中可实现超过90%的效率。每路输出的调整精度都控制在1%以内,无需后级稳压器,并将系统效率进一步提高了约10%。在汽车充电器、太阳能逆变器、三相电表和各种工业电源系统等电源应用中,这种额定耐压1700V的新型器件可取代昂贵的碳化硅(SiC)晶体管。
另一项重大成就是推出无刷直流(BLDC)电机的软硬件组合解决方案。
BridgeSwitch™-2一款新的高压集成半桥(IHB)电机驱动器IC产品系列,适用于高达1马力(746W)的应用。新IC内部集成了两个性能加强的FREDFET分别用于半桥电路的上管和下管驱动,且具有无损耗的电流检测功能,可提供高达99%的逆变器效率。IHB架构消除了发热点,可提高设计的灵活性和可靠性,减少元件数量并节省PCB面积。BridgeSwitch-2由Power Integrations的MotorXpert™软件套件提供支持,其中包括单相梯形控制和三相无传感器磁场定向控制(FOC)模块,可加快逆变器的开发速度。
芯查查:PI今年主要关注哪些市场?这些市场在今年的表现如何?
Doug Bailey:Power Integrations重点关注的三个市场分别为:无刷直流电机、多路输出电源应用和电动汽车。
由于无刷直流(BLDC)电机高效、耐用、寿命长,因此在全球范围内被广泛应用。与有刷电机相比,它们还更安静、更安全。能效法规要求家电、电动交通工具和其他设备应具有极低的功耗水平。基于BridgeSwitch-2的电机驱动具有非常低的待机功耗,使设计人员能够满足新出台的欧盟ERP法规要求。在整个负载范围内,BridgeSwitch-2 IC的效率也远高于基于IGBT的IPM模块。Power Integrations不仅通过硬件,还通过MotorXpert设计平台支持这一趋势。从启动到性能优化,MotorXpert基于GUI的工具“终端仿真器”和符合MISRA C标准的代码库大大简化了设计过程,可实时优化电机工作架构,无需重复更新固件。BridgeSwitch-2可与任何微处理器搭配使用,易于在现有系统中采用 - 这一点对于工程师更新设计以满足更严格的待机法规非常重要。
在全球使用的电源中,多路输出电源设计占了一半,而反激式是多路输出离线变换器最常用的拓扑结构。设计此类电源所采用的传统方法需要在效率、精度、尺寸和成本之间进行权衡。InnoMux-2 IC采用了新的设计架构,无需DC/DC后级稳压电路,能够实现高精度、高效率的反激式开关电源,最多可提供三路输出。InnoMux-2 IC产品系列推出采用额定耐用高达1700V的PowiGaN™氮化镓开关的新品,这意味着应用电压可高达1000V,从而开辟了新的市场,例如蓬勃发展的数据中心市场的电源系统。
我们预计,随着技术的发展和经济因素的影响,电动汽车的性能(续航里程)会提高,单价会降低,因此今年的电动汽车销量会回升。在所有汽车和其他电动交通工具应用中,有效利用电能至关重要,Power Integrations正在继续开发新的产品,以满足车载和非车载充电器、主要DC/DC变换器、电池管理系统和各种ADAS任务等领域的需求。
此外,随着社会从化石燃料向太阳能、风能和其他能源过渡,新能源或可再生能源市场也在持续增长。Power Integrations正在提供高效的门极驱动器。相较于基于分立驱动器级的典型解决方案,高度集成的SCALE-2™和SCALE-iFlex™门极驱动器能够显著减少元件数量和 PCB面积。高集成度还可以提高可靠性,因为更少的元件意味着更少的潜在故障原因。因此,使用SCALE-2和SCALE-iFlex门极驱动器可以改善整个系统的MTBF(平均无故障时间)。
芯查查:在您看来,2025年半导体行业的增长点将来自哪些方面?贵公司在这些方面有哪些布局和计划?
Doug Bailey:我们相信家电行业将会出现强劲增长,而我们的无刷直流电机软硬件平台以及InnoSwitch-3™和InnoMux-2反激式开关IC产品系列将会把握这一发展机遇。目前美国市场表现非常出色,我们相信这将推动包括中国在内的全球消费者信心,并带动许多行业的发展,尤其是消费电子行业,我们为高达200W的充电器提供效率领先的解决方案。
氮化镓已成为提供高功率密度和高效率的领先功率半导体技术。大多数氮化镓供应商的器件电压上限为750V。相比之下,在过去的12至18个月中,Power Integrations已将这一标准提高到900V,随后又提高到1250V,最近又提高到1700V。这些高压氮化镓开关正被用于目前已开始量产的IC中。我们相信,与我们最接近的同行公司的器件耐压水平在1000V左右,而其产品尚未上市。我们坚信,我们的PowiGaN技术可以将额定耐压扩展到更高水平。
芯查查:展望2025年,您对PI的发展有什么建议和期待?
Doug Bailey:随着“万物电气化”运动的开展,电源已成为一项关键的半导体技术。随着技术解决全球气候变化等社会挑战,我们预计所有领域都将实现增长,包括可再生能源、计算、工业、电动汽车和消费电子。
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