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電源管理芯片的中國故事
隨著汽車走向電動化、智能化、網聯化，傳感器、功率半導體、電機等電子零部件的用量愈發變大，而這些零部件反過來又需要用到更多的電源管理芯片進行電流電壓轉換，進而推動模擬電源芯片市場的發展。
根據 IC Insights 數據，預計2025年全球電源管理芯片市場規模將達到526億美元，2023-2025年復合年均增長率為8.8%，不過目前這一市場仍然為國外廠商所把持，以幾家海外廠商為代表的巨頭占據了全球電源管理芯片市場80%以上份額，這對國產電源管理芯片廠商來說，意味著巨大的替代機遇。
與此同時，受益于國家政策支持、國產替代紅利及資本熱潮的驅動，再加上前幾年芯片短缺的影響，國產芯片廠商紛紛以門檻相對較低的消費電子為切入口，進入電源管理芯片賽道，并在該領域實現了相當多元化的產品布局。
另一方面，在對安全性、可靠性要求更高的汽車電源管理芯片上，國產廠商也在逐漸實現突破。國內模擬芯片企業納芯微在該領域的表現便尤為突出，它所推出的柵極驅動、供電電源、LED 驅動、電機驅動、功率路徑保護等電源管理產品，已經成功在汽車領域實現了穩定量產和客戶導入，成為了國內少數打入車規級市場的電源管理廠商。
本土公司，都在卷電源芯片
先來簡單了解一下電源管理芯片，作為在電子設備系統中擔負起對電能的變換、分配、檢測及其他電能管理的職責的芯片，電源管理芯片會直接影響電子設備性能，也是現代電子產品中必不可少的一類芯片。
按照功能分類，電源管理芯片又可以分為AC/DC轉換器、 DC/DC轉換器、充電管理芯片、充電保護芯片、無線充電芯片、驅動芯片等多種類型。
小到手機，大到空間站，不論什么樣的產品，你都可以找到電源管理芯片的身影，幾乎所有電氣和電子系統都使用電源管理芯片，實際上電源管理芯片占據了模擬芯片一半還多的市場，其中蘊含的機遇自然可想而知。
也正是得益于應用場景廣泛，下游不斷催生的需求也在持續帶動著電源管理芯片的發展，雖然近兩年半導體行業位于下行周期，但電源管理芯片市場尤其是中國，一直保持著穩定的增長速度。
據Gartner數據顯示，2022年中國電源芯片市場規模約130億美元，預計2025年將達到200億美元，復合增速約15.4%。另據國際市場調研機構TMR預測，到2026年全球電源管理芯片的市場規模將達到565億美元，2018-2026年間年復合增長率將達10.7%。
在這一快速發展的芯片市場中，國內廠商發展勢頭非常迅猛。值得關注的是，目前電源管理芯片最大的終端市場仍然是消費類電子產品，國產廠商大多也集中在這一市場，而在消費電子領域之外，汽車電子、可穿戴設備、智能家電、工業應用、基站和設備等其他領域雖然也在快速發展，但國產廠商身影出現較少，尤其是增長最快的車載電源管理芯片，21年大缺貨之前鮮少有國產廠商愿意深耕這一市場。
究其原因，還是同時客戶導入門檻高，國內與國外的產品和技術差距難以在短期內消弭，五大巨頭早已有了完善的產品布局，而國內大部分企業還在走提高品類覆蓋，擴大產品市場的道路，尚未進入迭代升級階段，每當下游市場提出新需求或遇到新難題時，企業就需要針對需求和難題進行新一輪的研發。
而納芯微作為少數打入車規市場的電源管理廠商，近幾年持續保持著高比例研發投入。據了解，納芯微2023年研發投入金額為52,161.44萬元，較2022年增長29.17%，占營業收入的39.79%，強而有力的研發后盾，為納芯微踏入這一市場鋪平了道路。
相較于其他國內電源管理廠商，納芯微研發投入具有明顯的針對性，納芯微表示，與其他分散在消費和工業領域的廠商不同，納芯微將幾乎90%的資源投入在了汽車領域上，這種聚焦的做法讓納芯微在高門檻領域的競爭中取得了更大的優勢，尤其是在車規柵極驅動市場中，納芯微的國內市場占有率達到了10%-15%左右，大幅領先于其他國內電源廠商。
電源管理芯片市場競爭激烈，對于國內模擬芯片廠商來說，這條賽道已經到了不得不卷的地步，如何在未來破局，走出被巨頭籠罩的陰影，真正實現國產替代，成為了每個廠商都需要慎重考慮的議題，納芯微這樣走出以往舒適區，成功打入汽車市場的廠商，在近兩年獨樹一幟，為國產模擬芯片提供了不一樣的答案。
車載電源芯片，新的路線
有人會好奇，面對國外巨頭的壓力，納芯微在車載電源管理芯片上取得了哪些突破呢？
先來了解一下汽車電源管理芯片的現狀，在汽車中，電源管理芯片主要負責車載電子設備的電源供應，包括啟動電源、車燈電源、儀表板電源等，它能有效地管理和分配電源，保證車載電子設備的正常運行。此外，電機控制芯片也起著至關重要的作用，它能夠控制電機的轉速和轉向，保證汽車的穩定駕駛。
此外，前文中所提到的柵極驅動在汽車中也發揮著重要作用，由于柵極驅動通常會包含在電源和電機控制系統之中，因而也可以被劃歸至廣義的電源管理芯片中，在新能源汽車的三電系統愈發受到重視之際，這一芯片也成為了熱門賽道。
柵極驅動作為低壓控制器和高功率電路之間的緩沖電路，能夠實現功率器件更有效的導通和關斷，其中傳統柵極驅動器通常需要較大的系統面積和額外組件，以實現EMC合規性并滿足安規要求。而采用新技術工藝的隔離柵極驅動封裝尺寸小，集成了隔離電源和相關無源元件，降低了系統設計復雜性和對額外設計資源的需求，是目前的發展趨勢之一。
得益于電動化、網聯化和智能化發展，單車電源芯片應用越來越多。據了解，一輛普通的新能源汽車，電源芯片用量就超過了100顆，第三方數據顯示，2023年全球汽車電源管理芯片市場規模約為19.2億美元，預計2025年汽車電源管理芯片市場規模將達到21.4億美元，而在柵極驅動方面，2021年，柵極驅動器市場價值17.3億美元，預計2027年將達到27億美元，年復合年增長率為7.9%，期間增長率最高的應用就是占32%的電動汽車。
可以說，汽車已成為電源管理芯片市場前景最為廣闊的應用領域。
回到國內來看，由于國產新能源汽車在續航和充電方面的不斷完善，中國主流車企開始布局高壓平臺，開始由400V平臺向800V平臺發展，勢必會催生出更多車規級電源和驅動芯片的需求，有望迎來比全球市場更高的增長幅度。
但受制于技術壁壘高及車規認證要求高、難度大、周期長等問題，國內能夠供應車規級電源和驅動芯片的企業數量不多、量產能力有限，即使在2021年至2022年汽車“芯片荒”之后，國產廠商的參與度依舊非常有限。
而成立于2013年的納芯微，在持續不斷的研發投入后，最終在車規級電源和驅動芯片上打破了國外壟斷，所推出的產品不僅通過了AEC-Q100的車規芯片認證，同時還在產品定義開發到晶圓封裝交付都嚴格遵循了車規流程和車規管控體系。
據了解，目前納芯微的車規級芯片已在大量主流整車廠商/汽車一級供應商實現批量裝車，其近兩年在汽車相關業務上也實現了非常大的突破：2023年的汽車電子領域出貨量已達1.64億顆，汽車電子領域收入占比為30.95%，較上年提升約7.82個百分點，而2024年第一季度，汽車電子領域占比進一步提升至35.63%。
納芯微的電源管理芯片布局
此前，大部分人了解到納芯微主要還是基于它在信號鏈和傳感器方面的強大實力，在納芯微近幾年所強調的“三輪驅動”的產品布局中，電源管理芯片成為了關鍵的一環，在過往國產替代難以企及的領域中，納芯微完成了車規級的突破。
在目前納芯微的電源管理產品布局中，我們可以看到柵極驅動、電機驅動、LED驅動、供電電源和功率路徑保護這五大類產品，與大部分側重消費電子領域的國產電源管理芯片企業不同，汽車電子作為納芯微的業務重心，被放到了首位。
那么，納芯微的電源管理產品在汽車領域發展如何呢？
據納芯微介紹，納芯微著眼于汽車領域，在柵極驅動方面，公司在2021年率先推出車規產品基礎上，2023年已完成工業和車用隔離驅動產品的升級換代，目前已經牢牢占據國內領先的市場地位。同時在汽車主驅功能安全柵極驅動領域取得了突破性進展，成為了國內首家推出此類產品的企業。值得注意的是，納芯微最新推出的單通道高速柵極驅動芯片，專為激光雷達發射器中驅動GaN HEMT（高電子遷移率晶體管）而設計，能夠應對激光雷達應用中的各項挑戰。
在電機驅動方向，納芯微所推出的多路預驅馬達驅動、步進馬達驅動新品，也已取得多家域控及車身控制Tier-1的定點，據了解，納芯微所推出的高集成度的NSUC1610小電機驅動SoC，通過將ARM內核MCU，4路半橋驅動器和LIN接口集成在單芯片上，實現了對小電機應用的高效、實時控制，廣泛適用于新能源車熱管理系統中的電子膨脹閥、AGS和電子出風口等應用。
而LED驅動、供電電源和功率路徑保護這三大類產品，納芯微也有不小的突破：
在LED驅動方向，納芯微完成了車規級貫穿尾燈的LED驅動產品的量產，目前已在車尾燈市場成功實現客戶導入，相關產品系列覆蓋了單通道、三通道以及應用于貫穿燈場景的16和24通道LED驅動產品，其優異性能和穩定性獲得了市場的一致認可。
在供電電源方向，納芯微推出了低功耗LDO，其專為汽車電池供電應用場景而設計，具有小尺寸、高精度、低噪聲、低靜態功耗的優勢，非常適合待機功耗要求高的汽車應用里，給待機系統中的MCU和CAN/LIN收發器供電，達到省電和延長電池壽命的目的。
在功率路徑保護方向，納芯微車規級智能高低邊開關覆蓋不同的Ron和通道個數組合，適合驅動阻性、容性、感性等多種負載類型，并支持完整的診斷保護功能。據了解，目前納芯微智能低邊開關已通過AEC-Q100車規認證，第一顆高邊開關產品已導入頭部汽車客戶，預計在今年實現量產。
我們可以看到，納芯微作為一家國產模擬芯片企業，圍繞著汽車領域，不僅在信號鏈和傳感器產品上實現了國產替代，同時也讓電源管理芯片成為了新的突破點。
寫在最后
在2022年以前，國內多數模擬芯片公司主要還是照著“PIN TO PIN”的形式走汽車芯片國產替代的路線，往往是國外廠商做什么，國內企業就跟著做什么，這種亦步亦趨的方式在缺芯潮時，確實起到了不錯的效果，國產企業占領了一部分市場，而國內車企也解了燃眉之急。
但當汽車芯片恢復到穩定供應的情況時，這種方法就難以取得優勢，尤其是面臨國外廠商舉起降價這一大殺器時，國產廠商似乎就有些手足無措了。
而納芯微并沒有走這樣道路，它強調圍繞應用創新，通過洞悉客戶需求來推出對應產品的方式，通過與客戶的深度協同，緊密圍繞下游應用場景的發展趨勢，去開發更具創新性的產品，而客戶也樂于見到這樣一套更貼合需求的解決方案，這無疑是為國內模擬芯片打開了一條新思路。
我們相信，如納芯微這樣的國產芯片廠商，在已有清晰布局和愿景的情況下，未來將會成為國產電源管理芯片浪潮里的中堅力量之一。
（來源：半導體行業觀察）
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