文章核心观点 电子保险丝（eFuse）作为一种基于半导体技术的智能电路保护方案，正从细分领域走向主流，成为保障电动汽车、AI数据中心、储能、工业及消费电子等多个产业创新与可靠运行的关键基石[2]。其凭借微秒级响应、可编程阈值、自恢复及多重保护等优势，正在替代传统的熔断保险丝和PPTC自恢复保险丝[4]。全球eFuse IC市场规模在2024年已达到约5.5亿美元，预计到2037年有望增长至9.5亿美元，展现出巨大的增长潜力[15]。 技术优势与对比 - **eFuse的核心构成与功能**：eFuse通常由功率MOSFET、电流检测电路、控制逻辑和多种保护功能模块集成而成，核心功能包括过流、过压、过温、反向电流等多维度智能保护，并具备微秒级响应速度、可编程阈值和自恢复能力[4] - **与传统保险技术的对比**：与传统玻璃管保险丝、一次性芯片保险丝和自恢复保险丝相比，eFuse在可重复性、过流保护速度与精度、其他保护功能、环境温度影响、单位及整体（含保护电路）安装面积、以及包含功能与维护的总成本等方面具有显著优势[5] 核心驱动市场 - **电动汽车**：汽车电动化是eFuse最强劲的引擎之一，2022年至2023年全球电动汽车销量激增约360万辆[6]。随着车辆向800V高压平台演进，eFuse因其快速响应、可精确设定保护阈值及自动恢复特性，能有效保护高压部件并支持OTA更新[6]。特斯拉早在2017年的Model 3上就大规模采用eFuse替代低压系统的传统继电器和保险丝[6]。汽车智能配电架构向分布式演进及48V轻混系统的普及，进一步提升了eFuse的关键作用[7][8] - **AI数据中心和高密度存储**：生成式AI爆发推动数据中心功率密度竞赛，例如搭载8张H100芯片的服务器满负载功耗可达8.4kW，大型集群单槽功率可能突破15kW，供电架构正从12V向48V乃至更高电压迈进[11]。eFuse与热插拔控制器结合，成为构建不间断电源防线的核心，提供快速故障隔离和数字监控功能[11]。在高密度存储系统中，eFuse也用于优化性能并避免散热问题[12] - **高端消费电子**：智能手机、平板电脑等产品在追求快速充电和轻薄设计时，内部电源架构风险攀升，eFuse可为USB端口、电池电路等提供精准保护并节省PCB空间[14]。2024年全球有超过46.9亿的智能设备用户基数，为eFuse提供了广阔市场[14] - **储能领域**：eFuse主要用于电池组PACK级过流保护、储能系统入口防护及智能预警，例如集成于电池管理系统（BMS）中防止过流或过温故障[14] - **工业领域**：eFuse应用于工业机器人、多功能一体机等设备的电源管理，以及PLC的I/O端口防护，提供过流、过热等多重保护[15] 主要国际厂商竞争格局 - **德州仪器（TI）**：在eFuse领域构建差异化布局，针对数据中心高功率场景推出集成化产品，如48V热插拔eFuse器件家族[17]。其代表产品TPS1685通过高度集成，将整体解决方案尺寸缩减50%，功率可扩展至6kW，并集成故障记录、主动均流等特性[18][19] - **东芝**：以精准匹配多样化需求为核心，近期批量出货五款40V TCKE6系列eFuse新品，集成多重保护功能，具备4.4V-30V宽输入、52mΩ低导通电阻和小型封装（2.9mm×2.8mm）等优势[20] - **意法半导体（ST）**：构建了“车载+工业/计算”多场景布局，以专有STi²Fuse技术为基础，形成丰富产品矩阵[21]。其车载eFuse可替代传统保险丝，配备该器件的配电箱能实现25%的减重，并能在100微秒内快速切断电路[22] - **英飞凌**：聚焦AI数据中心800V HVDC与新能源汽车高压趋势，方案覆盖48V至800V全电压段[26]。近期推出的48V智能eFuse系列高度集成数字保护控制器、OptiMOS功率管等模块，支持热插拔与纳秒级故障响应[26]。其REF_XDP701_4800参考板搭载1200V CoolSiC JFET技术，适配400V/800V架构，TDP达12kW[26] - **安森美**：聚焦汽车与工业场景，其eFuse具备自动复位及多维度保护功能[27]。典型产品NIV3071专为汽车设计，具备60VDC/65VTR耐压，将四独立通道集成于紧凑封装，单通道连续电流达2.5A[27] - **恩智浦**：其智能eFuse代表eXtreme开关采用N通道MOSFET设计，导通电阻低至2~100毫欧，覆盖12/24/32V电压范围，集成保护、诊断及SPI可编程控制功能[28] 本土厂商发展现状 - **华太电子**：凭借车载功率半导体技术积累，推出以HAD1420、HAD0201等为代表的产品系列，围绕高集成、高可靠、高智能、性价比等关键支柱构建解决方案[31] - **南芯科技**：推出的车规级电子保险丝SC77010BQ具备60V超宽工作电压和高精度电流检测能力，符合AEC-Q100标准，是国内首款实现量产的车规级eFuse产品[34]。其产品在6*6mm面积内实现4路6A持续电流输出，支持ASIL-B功能安全等级[33] - **类比半导体**：研发的EF1048Q eFuse专为汽车一二级常电配电系统设计，集成I2t算法保护线束与负载，支持SPI接口及多种保护诊断功能[35] - **其他本土厂商**：纳芯微、稳先微、杰华特、希荻微、芯朋微、晶丰明源等国内厂商也依托功率半导体积累，积极布局eFuse赛道，服务于服务器、新能源汽车、工业等领域[35] 行业面临的挑战 - **技术瓶颈**：高频应用中eFuse内置MOSFET开关噪声易引发MCU误触发，集成EMI滤波电路会增加芯片面积[37]。大电流场景下芯片产热问题突出，对封装散热能力要求极高[37] - **认证壁垒**：车规级认证是核心障碍，例如需通过长达1000小时的高温工作寿命测试（HTOL）和超过2000次的极端温度循环测试，整个流程可能长达18个月，且费用高昂[37] - **成本压力**：高压eFuse采用SiC/GaN等宽禁带材料，其衬底成本是传统硅材料的数倍[37]。芯片设计复杂导致流片费用攀升，一次先进工艺流片成本可能高达数百万美元[37]。国际领先厂商凭借年出货量十亿颗级别的规模效应控制成本，使国产产品在价格竞争中处于劣势[37] - **供应链与监管挑战**：全球半导体供应链周期性波动可能影响交货[37]。产品需符合不同地区市场安全与能效法规，智能保护功能在对改造成本敏感的市场中导入面临阻力[37] 未来发展趋势 - eFuse代表了电路保护从“事后熔断”的被动止损向“实时监测、智能控制”的主动防护的范式革命[40] - 未来eFuse将从单一保护元件向电源管理智能枢纽演进，深度集成实时监控、故障诊断、功率计量与可编程控制等高级功能[40] - 核心趋势聚焦智能化、小型化，并持续向高压大电流方向突破[41]。不同应用场景有差异化需求：数据中心领域需集成功率计量、电压电流实时监控及智能功率分配功能；汽车领域则需进一步提升产品鲁棒性、稳定性并助力降低线束成本[41]

文章核心观点 - 德州仪器推出新电源管理芯片支持现代数据中心快速增长的电力需求，展示的设备可提升数据中心功率密度和效率 [1] 产品介绍 - 推出首款支持数据中心硬件和处理需求的48V集成热插拔eFuse TPS1685，支持更高效和高功率密度的数据中心 [1][2] - 推出集成氮化镓（GaN）功率级新系列LMG3650R035、LMG3650R025和LMG3650R070，采用行业标准TOLL封装 [1][5] 产品优势 - TPS1685可让设计师应对高功率（>6kW）处理需求，简化设计并使解决方案尺寸相比现有热插拔控制器减半 [4] - 新功率级集成高性能栅极驱动器和650V GaN场效应晶体管，实现高效率（>98%）和高功率密度（>100W/in³），集成过流、短路和过温保护功能 [6] 应用案例 - 戴尔1.8kW服务器电源使用德州仪器集成GaN功率级，实现超96%系统级效率 [8] - 维谛5.5kW服务器电源由德州仪器GaN技术供电，每个机架可提供高达132kW功率 [8] - 长城与德州仪器共同开发8kW开放式机架电源，使用德州仪器GaN技术和C2000™实时微控制器 [9] 展会信息 - 在2025年应用电力电子会议（APEC）展示电源解决方案，包括48V集成热插拔eFuse和新集成GaN功率级 [7] - 德州仪器电源专家将主持27场行业和技术会议，展位号1213，完整日程可在ti.com/APEC查看 [9] 产品购买信息 - TPS1685、LMG3650R035、LMG3650R070和LMG3650R025的预生产数量现已在TI.com上可购买，有多种支付和运输选项，三款设备均有评估模块 [11] 公司介绍 - 德州仪器是全球半导体公司，设计、制造和销售模拟和嵌入式处理芯片，致力于通过半导体让电子产品更实惠 [10]