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电源功率厂商中国的电源IC厂商们 您们准备好了吗?

机会往往是由对手的失误和犯错给的,但是我们必须做好充分准备。今年三月的一场日本地震和随之而来的核泄漏和限电,使得日本和欧美一些半导体厂商的产能受到较大影响,其中电源IC是受影响较大的器件,这使得中国工程师和采购师们将寻找本土第二货源作为重要任务来完成,并且很有可能,这些第二货源在经过充分的验证后,会成为将来的主要货源。这次虽然不是对手犯的错,但是机会终于来了,中国的电源IC厂商们,您们准备好了吗?

中国电源IC领域的主流厂商BCD,杭州士兰、华润矽微、无锡芯朋、深圳芯联、亚成微电子、北京思旺以及灿瑞半导体等,发现这些厂商都充满信心,并表示已在很多电源IC上成为主要货源。

“事实上,中国IC厂商已经在小功率AC/DC和DC/DC电源、各种线性稳压器、基准电压、各类LED驱动器、电池管理、电池电量监测、电池充电管理、锂离子保护等消费类电子应用方面取得优势。主要表现于同样的性能指标下中国IC厂商的价格更低。芯联半导体公司销售总监盛军表示,“技术上我们更重视前期系统设计工作,从系统优化上解决后期IC设计的更高性价比。我们公司与国际电源IC厂商PINTOPIN的产品有L6562D、IR2520D、ZXLD1360等等。

而BCD产品资深总监吴昕则认为除了价格外,国产IC的性能也在超越对手,“本土厂商在线性稳压器、基准电压上已获得较大优势。不论是在产品的价格还是产品的性能和可靠性方面。比如BCD在充电器控制芯片、LED照明驱动芯片、LED背光控制芯片等等领域的产品都具备很强的竞争力,媲美甚至超过国际大厂。

对中国厂商的优势,北京思旺电子技术公司CEO裴石燕解释,在消费电子中,本土的设计公司增加了更多针对电池充电和相关应用的芯片产品,其中一个原因就是中国是世界上消费电子的主要生产基地,它们大多数都由锂电池供电,这自然就会需要越来越多的智能型锂电池充电放电管理芯片。所以针对这些应用领域,本土的设计公司发明并设计了一些新的锂电池智能管理芯片来满足这些市场需求。举例来说,思旺一颗独特的芯片是SE9120,“我们在实验室从零开始定义并设计了SE9120。这是世界上唯一一款能测量电池电量并且可以在LCD和LED上显示电池电量的单颗芯片解决方案,其刚进入市场六个月就销售了一千万颗。

采访中,大家一致认为目前中国厂商还处于较弱势的产品领域主要是集成电源解决方案、功率MOSFET、应用处理器的集成电源管理、热插拔功率管理、数字电源控制解决方案、高压电源等工业应用领域。“主要是由于国内生产工艺和系统设计经验的落后造成在可靠性等指标上的落后。盛军分析。

比如数学电源,华润矽微市场销售副总经理方国腾就解释,数字电源技术对于大功率系统的节能可以具体的发挥效果,而数字电源目前的统一接口PMBus供应商,也越来越多,但国内的IC厂家对此投入关注的,应该还很有限。他个人现在也不特别推荐。但是他也认为数字电源的巨大潜力正在显现出来:“本来数字电源控制对于电源密度的可贡献度还在争论,但云计算的到来带动货柜式服务器的发展,需求很猛烈,其对数字电源控制技术的需求马上就确立了数字电源的不可取代地位。

中国厂商另一个较弱的领域是集成电路模块。

“集成式电源解决方案应该是中国厂商目前弱项,因为这需要较大的投入、与主芯片系统的紧密配合,由于目前国内主芯片系统还较弱,致使配套公司不能全力投入。无锡芯朋微电子有限公司李志宏。

不过,杭州士兰微电子股份有限公司电源及功率驱动产品线总经理吴建兴认为,在MOSFET和集成功率模块市场,士兰微电子都有了突破。“中国的分立器件厂商已取得了显著的进步,已经能够大批量生产平面型和槽栅型功率MOSFET,在中低端应用领域已占据了相当大的市场份额。他称。但是,他也承认,“欧、美、日等国际品牌大厂凭借长期的技术积累和参数性能优势及质量口碑,在高端产品中仍占据绝对领先地位。他解释,高压功率MOSFET近年值得关注的一个发展趋势是超结(SuperJunction)结构的高压MOSFET的应用在加快和普及,技术指标在不断地进步,而国内厂商尚没有量产产品推出。“士兰微电子已开始进行SuperJunction结构工艺的研发。他透露。

除以上热点外,中国厂商比较集中攻关和取得重要成功的还包括LED驱动领域。以下将就AC/DC和DC/DC电源,LED驱动,以及集成电源模块几个领域进行探讨。

“近几年,中兴,华为及为数不少的国内终端系统厂商,在手机及消费电子领域取得了很大的进展,国内的IC厂商在这方面的市场,也攻城略地地取得了不小的份额,除了国内客户以外,在国际品牌如三星,LG,MOTO,Nokia的ODM/OEM合作厂商的方案里也已经轻易的可以见到国内的产品,举个例子来说,华润矽威有的单一产品,一个月出给一个客户可以达到7-8百万颗,并不是取代,而是独家供应商。显然,如华润矽微市场销售副总经理方国腾所述,是中国制造商在手机和消费电子市场的崛起成就了该市场的AD/DC或DC/DC厂商。方国腾认为,中国厂商不仅抓住了机遇,还创造了一些新的市场。比如说,以前有些低阶但量大的产品用RCC的方案,现在由于对低负载功耗的要求更严谨,更低的生产人工成本,及集成度促进可靠度的优化,用IC来取代也已是一个方向了,这使得某些特定的市场马上扩大了几倍。

杭州士兰微吴建兴则认为:在AC/DC应用领域,65W以下中小功率的外部电源适配器方面,中国IC厂商已以质优价廉的产品占据了大量的市场份额。而在65W以上中大功率应用领域或整机内部电源方面,由于整机对IC成本不敏感,还是以欧、美、日等国际品牌大厂的方案为主。中国IC厂商要想取得进一步突破,首先要进一步提高产品本身的各项技术性能指标,另外,还需要持续提升质量管控能力,满足顶级客户的严苛质量要求。士兰微目前AC/DC产品主要以65W以下应用领域为主,根据输出功率及应用领域的不同分为三个区块:5W-24W输出功率,主要应用于DVD/DVB电源板、待机电源以及便携式产品的适配器;3W-6W输出功率,原边控制,主要应用于手机充电器;0W-65W输出功率,这个功率段主要应用于笔记本、打印机的适配器、LCDMONITOR以及小尺寸的LCDTV,今年下半年将有两款产品推向市场。

芯朋微电子的产品主要也是集中在AC/DC和DC/DC及等离子电视显示驱动。“在替代过程中我们主要有以下特点:品质性能相当保证客户使用安全、价格保持持续降低保证客户长远利益、供货充足、服务及时保证客户稳定生产。李志宏称,芯朋主要代工厂有上华和华虹,采用的工艺有电压范围5V-800V的多个电压;线宽有从0.35微米到1微米多个级别。

辉芒微电子有限公司市场总监朱志璋认为符合国际节能标准的AC/DC正是一种新的机遇。以AC/DC电源芯片为例,国内部分优秀的IC设计公司已能设计出符合国际最新节能标准要求如30mw待机功耗的电源控制IC,并以其特优的性价比开始抢占大部分的国内外手机充电器市场。该公司关注于AC/DC集成电源解决方案,代表产品有FT831D,这是一款可实现输出恒流/恒压功能的原边反馈控制芯片,其中恒流精度小于5%,恒压精度小于10%,能够轻松满足泰尔认证USB充电器的要求,满足能源之星2.0要求。其升级版FT835在此基础上实现小于30mW的待机损耗,可满足五大手机制造商制定的空载损耗五星级标准。

不过,不同于AC/DC,在DC/DC方面,特别是在所谓的工业应用,或有些人称为BroadMarket的市场,目前还是国际品牌厂如国半,美信,凌力尔特及亚德诺等目前雄踞的局面。中国厂商在此市场运作有难度,因为不同于垂直市场,这些产品要不主要的系统原始设计还掌握在外国,要不就是每一个单一的案子量能太小,难引起国内初创公司的兴趣,而有时传统IDM厂用自己in-house的独特工艺所调校的产品,其门坎也相对较高。“不过,对于这一方向的发展潜力,国内的市场资源对于本土厂商的机会会比台湾厂商的好很多,台湾厂商在过去专注于PC市场,而对于国内蓬勃发展的工业电子,大多用选取目标市场再开发取代国外产品作为方向,而本土厂商除此之外,还拥有更多贴近市场的优势。方国腾分析认为。

与AC/DC相比,由于LED照明与大尺寸背光是近几年出现的新兴市场,且技术在迅速演进,这让中国本土IC厂商看到了技术创新的机会,他们表示这一领域,我们与国际公司相差得并不是太远。

“目前国内外LED照明技术发展都非常迅速,市场竞争也非常激烈。总体来看,国外厂家因为有较强的电源管理技术背景及市场背景,LED照明技术处于领先水平。但是,LED照明是一个新兴的应用领域,中国IC厂商与欧美日进入的时间差距并不大,大家基本上有相近的起点和机会。从目前发布的新产品来看,性能指标不相上下。士兰的吴建兴认为。相对于成熟的产业,客户也更愿意在新兴领域(如LED照明等)使用新的品牌,这样就为新品牌的产品带来了更多的市场机会。“我们完全有理由期待中国IC企业在LED照明领域的良好表现。他充满信心地表示。

士兰微是较早进入LED驱动设计的公司之一,主要应用领域为LED照明,现在已形成完整的LED照明解决方案。根据供电不同,产品分为两个部分:DC/DCLED驱动,主要应用于MR16、MR11、路灯/面板灯/日光灯中的二级恒流;AC/DCLED驱动,目前主要应用领域有高压射灯(E27/GU10)、球泡灯、PAR灯、日光灯、面板灯及路灯等。

而方国腾则表示,在LED照明方面,华润矽威的PT4115几乎已是业界MR16应用的标准芯片,每月供货数百万颗,产品行销全世界超过10个国家,包括美,日,韩,法,意,俄,西班牙及其他亚洲地区等,“但也因为目标明显而面对极大的国内外竞争者的跟随,为免失去江山,价钱快速下滑。以PT4115为基础,矽威也已开发出其他的各种芯片,含盖了各样的灯具型式及大小功率如T5/T8日光灯、PAR灯、球泡灯、玉米灯及路灯等,也综括了隔离及非隔离方案。

他表示,华润矽威因为投入得相对的早,因此而能够有“早鸟的优势,目前与国外厂商比较从出货量来说,应该是有优势的,而从技术的积累及演进来看,也是不相上下的,“我们也不断的投资来加强产品的优化以增加效率,高PFC,不闪烁可控硅调光,系统的简化如去输入电解电容,如加强集成度以缩小尺寸的芯片,及投入大量的系统工程师的资源以提供可过EMI及辐射的方案。一年前他们就开始针对国外的传统灯具大厂提供方案,并也已获得前几大厂商的采用。本土LED电源IC已进入国际市场。

亚成微电子总经理胡晓博则表示他们的创新在高集成度。“我们将电源控制中尽可能多的阻容及半导体器件集成进IC内部,使IC外围所需器件减少,降低了电源成本,尤其是当我们设计出前端反馈稳压和恒流IC后,进一步满足了电源终端客户的降成本要求,把电源的小型化又向前推进了一步。由于用我们IC所做的LED驱动电源体积小、效率高、工作稳定,在LED照明领域,亚成电源管理IC已被大量的使用。他解释道。

同上面几家不同,灿瑞半导体的创新关注在大中尺寸LED背光应用上。灿瑞半导体副总裁吕成昌表示,该公司LED背光驱动IC系列产品采用UMC高压和BCD工艺,产品OCP810*系列被广泛应用于5寸到10寸TFT-LCD液晶屏LED背光驱动;产品OCP812*系列将被广泛应用于规模至50寸的TFT-LCD液晶屏LED背光驱动。由于采用公司专有的技术,开发出了领先于业内,可使中大TFT-LCD液晶屏LED背光系统提供效率高达90%,并可提供客户低成本和高性能的系列产品。

吕成昌表示,该公司会在技术方面进行创新,如中大屏TFT-LCD液晶屏区域背光调光技术,是针对中大屏的特定区域的背光源部份来进行分别调光,或者是调节不同的区域的背光源的亮度,让画面看起来更暗或更亮,区域调光可节省使用光源的数量,并使画面区域看起来更真实等。

集成电源模块上的尝试

集成式电源模块被认为是中国厂商目前的弱项,因为这需要较大的投入、与主芯片系统的紧密配合,有着较高的技术门槛。不过,也有士兰等厂商已在尝试。

“由于IPM模块涉及到高压集成电路、高性能的功率器件芯片、高可靠性的封装技术,因此在我国发展得相对比较慢,目前市场也基本上被国外的品牌大厂所占领。士兰的吴建兴表示。IPM模块(俗称智能功率模块),在各类电源变换、功率驱动系统中有着广泛的应用,一般地讲,IPM模块内部集成了多颗功率器件芯片(如IGBT、MOSFET、FRD等)以及高压驱动电路等,大大地简化了整机装配的复杂度,降低了组装成本,缩小了整机的体积,提高了可靠性。

吴建兴认为,由于看到IPM模块在变频电机驱动、集成化电源等领域的应用持续快速成长,国内已有众多的厂商投入到相关领域的技术开发中;基于现在芯片技术与封装技术的进展,相信IPM的市场应用很快会有突破。

士兰微电子利用已经掌握核心技术的平面高压VDMOS、IGBT、快恢复二极管等功率器件的芯片能力,以及高压集成电路的芯片能力,投资组建了多芯片高压功率模块制造生产线。

功率模块把原本几十个分立元件集成到单一的塑封体里面,且集成了各种能实时反应异常的保护,同时兼顾了高绝缘性和高导热性,是变频电机控制器上最重要的器件,其在可靠性、有效性和体积上具有十分明显的优势。士兰微电子已经研究开发了多款集成功率模块,比如SD04M50功率模块内集成了6个500V/4A带ESD保护的低开关损耗MOSFET和3个高低侧驱动的HVIC,主要用于150W以下的空调室内外风机变频驱动和三相无刷直流风机的驱动。SD20M60功率模块内则集成了6个600V/20A的IGBT、6个快恢复二极管、3个高压集成电路(HVIC)、3个自举二极管和1个低压集成电路,主要用于1500W以下的空调压缩机变频驱动和工业缝纫机、纺纱机等的变频驱动。

“士兰微电子功率模块内部所有的芯片全部自己开发制造,功率模块参数可以根据客户的需求进行定制,来满足本土市场刚刚兴起并日益增长的直流无刷化、调速变频化要求。吴建兴表示,“士兰微电子功率模块在抗冲击、抗噪声和散热性能上已经接近和部分赶上国际电源大厂的同类产品。

他表示,这次的日本地震带来功率器件持续缺货,国际电源大厂功率模块的产能也受到极大的限制,导致功率模块缺货严重,但这也给本土功率模块带来了机会。士兰微电子的功率模块着重于目前转换效率尚低但市场亟待开发的领域,如有刷转无刷、定频转变频的工业和家电领域。通过功率模块的定制和控制方案的辅导,被用户青睐而采用。


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