电源管理芯片厂商Power Integrations（PI）洞察2022年半导体行业趋势与策略布局

在2021年充满挑战的半导体行业中，全球半导体产业链及生态仍然深受后疫情时代、产能紧张及地缘政治因素的影响。为了探寻2022年行业走势及其面临的全新挑战，《集微网》特别策划了【2021-2022专题】，对热点话题、关键技术及应用等方面进行全面剖析，为企业提供决策参考。本期刊邀请了电源管理芯片巨头Power Integrations（简称：PI）分享其独特视角。

PI在2021年重点关注了三个关键市场领域，并在中国实现了业务增长，其中包括：采用氮化镓技术的充电器/适配器设计、驱动无刷直流电机以及高效率IGBT驱动器。

当前，新款充电器/适配器设计倾向于引入氮化镓技术，旨在实现小型化或在保持常规尺寸的基础上提升功率。PI以其一站式解决方案著称，将氮化镓开关与相关驱动器、控制器和保护电路整合在同一封装内，因此在这一市场上占据了主导地位，设计师们认识到能够借助氮化镓的优势而不必应对复杂的设计难题。

PI提供的充电器/适配器电源解决方案如InnoSwitch4-CZ高频、零电压切换(ZVS)反激式开关IC，配合其ClampZero和MinE-CAP IC，显著减小大电解电容器尺寸，助力打造极致小巧的USB充电器。对于更高功率、效率和集成度的氮化镓充电器，PI推出了InnoSwitch3-PD器件，内置USB-C和PD控制器，有效降低了物料清单(BOM)数量。

随着中国逐步推出新的家电能效法规，市场需求正加速转向无刷直流电机(BLDC)。PI推出的BridgeSwitch集成半桥电机驱动器IC，内部集成两个强化版的FREDFET，分别服务于半桥电路的上下管，并具备无损电流检测功能，使得400W以内BLDC电机驱动器应用的逆变器转换效率可达98.5%以上。该系列产品通过出色的效率和分布式的散热架构，无需散热片即可降低成本和减轻重量。

在电源模块门极驱动器领域，PI的新一代SCALE-iFlex LT双通道门极驱动器受到广泛关注。该产品提升了多个并联EconoDUAL IGBT模块的性能达20%，使用户得以从功率逆变器和变换器堆栈中节省每六个模块中的一个。此外，SCALE-iFlex LT不仅节省了驱动器和模块成本，还简化了控制系统复杂度，并减少了与模块、接线、硬件及散热相关的成本。该产品适用于各种可再生能源发电和储能应用场景，尤其在3至5MW级别的海上风电涡轮机中表现出色。

PI透露，2021年公司业务呈现爆发式增长，业绩增速超出了行业平均水平，增长幅度超过40%。得益于出色的技术产品和强大供应链支持，PI通过有机成长和市场份额扩大实现了业务拓展。

PI在过去一年中预见到了潜在的供应链挑战，并采取积极措施增加投资以保障客户免受重大困扰。公司通过高集成度解决方案力求减少BOM数量，进而缓解客户在被动元件和分立元件供应链方面的压力。

面对后摩尔定律时代的竞争格局，PI强调，摩尔定律并非完全适用于电源IC领域，因为传统的CMOS技术进步和器件几何尺寸缩小带来的技术优势有限。PI近期的创新成果恰恰证实，推动电源市场发展的关键是系统级创新和功率开关技术。

1.自家研发的PowiGaN氮化镓技术开创了先河。PowiGaN开关能够替代初级侧的传统硅晶体管，显著降低开关损耗，使得设计出的电源较之硅基器件更具能效、小巧且轻便。PowiGaN IC可以在全负载范围内实现高达95%的高效率，而且在封闭适配器内部无需散热片即可输出100W功率。

2.集成内部 PowiGaN 开关的 InnoSwitch4-CZ 零电压开关 (ZVS) 反激式控制器与 ClampZero 系列IC相结合，提供了有源钳位解决方案。这些新型IC可用于设计出在整个输入电压范围内效率高达95%且保持恒定的反激式电源。

持续加码中国市场投入

PI 认为中国市场的投资反映了对半导体技术日益增长的需求和重要性。公司在华加大投资力度，更多利用国内的IC封装和电路板制造资源，以满足国内外市场需求。

展望2022年，PI将持续深耕以下几个核心市场：

充电器与适配器：鉴于智能设备功能日益繁多，所需能量也随之增加。现今，我们常见超过100W的USB-PD应用。用户期待智能设备能在最短时间内完成充电。PI的InnoSwitch3系列IC中包含氮化镓器件，其极高效率特性无需散热片并能最大程度地降低滤波，因而既能实现大功率充电器设计，又能打造时尚、紧凑的充电器。

家用电器：在中国，无刷直流(BLDC)电机因其助益设备符合严格能耗法规而备受欢迎。PI推出的BridgeSwitch IC内部集成了两个高性能FREDFET，用于半桥电路的上管和下管，并拥有无损电流检测功能，使得400W以内BLDC电机驱动应用中的逆变器转换效率达到98.5%以上。该系列产品优异的效率和分布式散热架构使得无需散热片，从而有助于降低成本和减轻重量。

牵引、轨道交通与新能源：SCALE-iFlex Single门极驱动器适用于轻轨、可再生能源发电等领域需要高度可靠、结构紧凑、耐久驱动解决方案的应用。SCALE-iFlex Single采用PI的SCALE-2 ASIC技术，与传统产品相比，元件数量显著减少。ASIC还能在正常运行期间提供先进的有源钳位(AAC)过电压保护，相较于简单的软关断具有显著优势，能够在开通期间发生短路时提供额外保护。

此外，PI推出的SCALE-iFlex LT双通道即插即用型门极驱动器，能将多个并联EconoDUAL模块的性能提高20%，从而使用户从功率逆变器和变换器堆栈中节省每六个模块中的一个。此举不仅节约了驱动器和模块的成本，还降低了控制复杂性以及与模块、接线、硬件和散热相关的成本。SCALE-iFlex LT特别适用于可再生能源发电和存储领域多种应用，特别是3至5MW范围的海上风力涡轮机场景。

汽车领域：PI已经发布了一系列车规级电源IC，其中包括基于InnoSwitch3、可在30V至900V宽输入母线范围内工作的器件。这些器件适用于连接到基于400V和800V系统的电池和逆变器的子系统的偏置和辅助电源。

据PI观察，全行业将继续沿袭近年来的发展趋势。随着设计人员愈发认可氮化镓开关相对于硅开关的优越性以及价格逐步下降，氮化镓的应用领域将进一步拓宽。无论在何种功率级别，效率都将成为关注焦点。（校对/萨米）