電子發燒友網報道(文/劉靜)根據Mordor Intelligence預測,2023年至2028年全球電池管理芯片市場規模的年復合增長率有望達到8.8%。目前,全球電池管理芯片主要由TI、ADI、高通等海外龍頭企業主導,這三大廠商拿走全球近6成的市場份額。
而國內布局電池管理芯片的企業較少,電池管理芯片市場的國產化率更是顯著低于電源管理芯片,電源管理芯片設計玩家眾多,它們在AC/DC、DC/DC以及驅動芯片等領域已率先實現國產化,而相對來說電池管理芯片市場存在較大的國產化空間,前景廣闊。
電池管理芯片一般包括電池保護芯片、電池計量芯片、充電管理芯片、模擬前端AFE芯片、電池均衡芯片等多種類型。下面我們重點來分析一下電池保護芯片:
2023年鋰電池行業總產值超1.4萬億元,未來電池保護芯片前景廣闊
今年南京“2.23”重大火災事故,讓人們更加關注電動自行車電池的安全問題。國家也開始對電池安全問題越來越重視,在2024年特地推出《電動自行車用鋰離子蓄電池安全技術規范》,規定電動自行車企業在電池生產制造方面必須具備過充切斷、互認協同充電等必要檢測能力。
電池不安全、頻繁自燃發生火災,跟電池保護芯片性能有一定關系。電池保護芯片由控制IC、MOS管及周邊元器件組成,其中控制IC監視電池電壓和電流,當有過度充電及放電狀態時控制器控制MOS管切斷和恢復電路來保護電池。如果電池保護芯片的功能失效或性能不足,可能會導致電池在異常情況下無法及時得到保護,從而增加火災的風險。
電池保護芯片的應用非常廣泛,小到耳機、手表、筋膜槍、手機,大到電動兩輪車、新能源汽車等等。但凡用到電池的電子產品都需要電池保護芯片,近年來我國鋰電池產量呈現快速增長態勢。
根據工業和信息化部數據顯示,2023年我國鋰電池總產量超過940GWh,同比增長25%,行業總產值超過1.4萬億元。2021年我國鋰電池產量僅為324GWh,2021年至2023年市場年復合增長率高達70.33%。
一般來說,用于消費電子產品中的單串電池組,如手機、平板、可穿戴設備等,通常采用單節鋰電保護芯片就能保護整個電池組了。然而,用于筆記本電腦、電動工具、吸塵器、電動自行車以及智能家居等產品的多串電池組,則需要采用多串鋰電保護芯片來保護每個電芯。
對于更大型、更高容量的鋰電池組,如電動汽車、混動汽車等所使用的動力電池,由于需要由幾千顆電芯組成,對鋰電保護芯片的技術要求更高,需要支持10顆以上的超高串鋰電池保護芯片。
隨著新能源汽車等市場的快速發展,以及國家提倡不斷提高電動自行車電池安全等級,未來對電池保護芯片的需求數量將持續快速增長。
國內電池保護芯片主要玩家及銷量分析
據電子發燒友網整理發現,目前國內做電池保護芯片設計的企業有中穎電子、圣邦股份、賽微微電、創芯微、比亞迪半導體、賽芯電子、微源半導體、南芯半導體、英集芯、拓爾微、思遠半導體、穩先微、華泰半導體、富滿微等。
其中,賽芯電子的鋰電池保護芯片型號較多,達300種以上,銷量較大,市場占有率較高,在單節鋰電池保護芯片領域市場地位較高。賽芯電子的鋰電池保護芯片最大應用領域是移動電源,其次是智能穿戴設備、電子煙領域。
2019年-2022上半年,賽芯電子鋰電池保護芯片來自移動電源、智能穿戴設備、電子煙領域的收入情況如下圖所示:
2020年、2021年賽芯電子的鋰電池保護芯片在智能穿戴和電子煙領域實現大規模出貨,收入迅速增長。2020年賽芯電子鋰電池保護芯片銷售數量同比增長34.95%至8.82億顆,2021年銷量進一步突破1.1億顆,單位售價0.21元/顆,銷售收入為2.3億元。最近兩年賽芯電子又把目光瞄準手機領域,積極推動手機鋰電池保護芯片的落地。
圣邦股份雖然是內地模擬芯片巨頭,但其營收大頭來自LDO、DC/DC、驅動等電源管理芯片,其鋰電池保護芯片型號數量較少,官網顯示僅有10種型號。
富滿微有高精度單節保護系列、普通單節保護系列、單節保護二合一系列、雙節&多節保護系列的鋰電保護芯片,型號數量達70多種。富滿微不再局限于只做低電壓的鋰電保護芯片,其已有產品進入36V/1A的市場,但產品在智能穿戴設備等細分領域市場占有率較低。
2023年富滿微投入1.82億元研發,同比增長19.29%。單節/多節鋰電保護類在研項目,著重降低待機功耗、休眠電流、抗干擾性的性能提升。
在智能穿戴設備領域出貨量較大的廠商是賽微微電、創芯微等。賽微微電鋰電池保護芯片種類較少,主要以多節為主,單節產品較少,型號數量24種。鋰電池保護芯片產品基本都支持過充、過放、過流、斷線、短路、溫度保護、均衡等,且具有過流保護后自動恢復功能。
賽微微電的鋰電保護芯片主要分為全功能保護系列和次級保護系列。在全功能保護系列中,產品支持電池串數最高為16串,例如CW1163系列產品就是最高支持16串鋰電池應用的保護芯片,該產品過充電保護是±20mV精度、過放電保護±40mV精度、放電過流保護最高精度為±3mV,休眠功耗低至6μA。在高精度、低功耗性能方面具有相對競爭優勢。
鋰電保護芯片是賽微微電的營收大頭,也是2023年收入增速最高的產品線。財報顯示,2023年,賽微微電電池安全芯片創造1.16億元收入,同比增長58.59%,呈現高速增長趨勢。2023年賽微微電銷售了18160.13萬顆電池安全芯片,同比大幅增長99.20%,近乎翻倍。
目前賽微微電電池安全芯片產品已廣泛應用在TWS耳機等可穿戴設備、電動工具、戶外及家用移動電源、輕型電動車輛、無繩家電、智能手機等終端產品中。電池安全芯片主要終端客戶為史丹利百得、TTI、東成電動、九號智能、科沃斯、Dreame等等。
創芯微是國內為數不多專門做電池保護芯片設計的公司,它2017年成立第一年便推出全球首顆180nm制程的單節保護IC并實現量產,即CM1002系列。這一創新打破了技術壁壘,為創芯微在電池保護芯片領域的發展奠定了堅實的基礎。2018年,創芯微進一步擴展產品種類,推出3-5串保護芯片CM1031~CM1051系列、業界首款單芯片6-7串次級保護芯片CM12XX系列,以及二合一保護IC系列產品等。
2019年,創芯微的電池保護芯片產品成功導入OPPO、傳音等供應鏈,成為國內首家導入高端手機的廠商,進一步擴大了市場份額。在可穿戴領域,創芯微的電池保護芯片已成為智能穿戴市場的首要品牌,其聲稱可提供業界最齊全的單節&二合一保護芯片。
創芯微這些年持續在電池保護芯片領域進行創新和技術突破,多款電池保護芯片在行業內性能都相對領先。例如,CM1004系列:應用于高端智能手機的帶檢流電阻的超高精度單節電池保護IC;CM1123/24系列:二合一電池保護IC,極低工作、休眠功耗0.65μA/10nA,過充電檢測精度±25mV,高精度、低功耗表現處于行業領先水平。
小結:
國產廠商電池保護芯片已經率先在智能可穿戴領域實現國產化,而且逐漸打破智能手機細分領域國產大廠壟斷的格局。近年創芯微、富滿微、英集芯等廠商的電池保護芯片已經導入高端智能手機。目前國產廠商電池保護芯片已發展至支持16串及以上鋰電池應用,功耗低至納安級別,IC與MOS、單芯片二合一、船運等創新技術持續涌現。
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