eFuse時代，來襲

本文來自格隆匯專欄：半導體行業觀察；作者：L晨光

毋庸置疑，從電動汽車到AI數據中心，從儲能與工業領域再到消費電子市場，電力已成為驅動一切的血液。

然而，與之相伴而生的，是過流、短路、浪湧以及系統級協同等潛在風險，時刻威脅着複雜電子系統的穩定與安全。傳統的熔斷保險絲，因其一次性熔斷、響應迟緩且功能單一的侷限，短板盡顯。

正是在這樣的背景下，電子保險絲（eFuse） ——一種基於半導體技術的智能電路保護方案，正從細分領域走向舞臺中央，成為保障產業創新與可靠運行的關鍵基石。

從傳統保險技術到eFuse

（圖源：汽車電子與軟件）

eFuse通常由功率MOSFET、電流檢測電路、控制邏輯和多種保護功能模塊集成而成，不少型號還集成過壓保護、熱關斷、反向電流阻斷、軟啟動和故障報告等功能。其核心功能包括過流、過壓、過温、反向電流等多維度智能保護，並具備微秒級響應速度、可編程閾值和自恢復能力，顯著提升系統安全性與可靠性。‌

與傳統熔斷保險絲和PPTC自恢復保險絲相比，eFuse具有多方面的顯著優勢。

eFuse與其它保險技術特性對比

（圖源：電子工程世界）

eFuse，駛入快車道

eFuse市場的蓬勃發展，由多個快速增長的市場領域強力驅動。

電動汽車：汽車產業的電動化轉型是eFuse最強勁的引擎之一。國際能源署（IEA）數據顯示，僅2022年至2023年，全球電動汽車銷量就激增了約360萬輛。隨着車輛從400V向800V高壓平臺演進，電池管理系統、電驅逆變器、車載充電機等核心高壓部件的安全隔離與保護變得空前複雜和重要。

eFuse憑藉其毫秒甚至納秒級的快速響應、可精確設定的保護閾值以及可自動恢復的特性，能夠有效防止故障擴散，保護昂貴的高壓部件，並支持通過OTA進行功能更新與診斷，完美契合了智能電動汽車的需求。

特斯拉是eFuse技術的早期堅定擁護者。早在2017年推出的‌Model 3‌車型上，特斯拉就‌大規模採用eFuse替代了低壓系統中的傳統繼電器和保險絲組合‌。這一舉措不僅簡化了線束，更重要的是通過eFuse的快速響應、診斷能力和可恢復性，顯著提升了車輛電氣系統的‌可靠性、安全性和可維護性‌，為其智能化功能奠定了堅實的電氣架構基礎。

后續，隨着汽車智能配電架構從傳統的集中式配電逐步轉向分佈式架構，eFuse扮演了關鍵角色。每個區域控制單元(RCU)都配備了eFuse，實現區域內的智能配電。這種設計大大減少了線束長度，降低了重量，提高了可靠性。

另一方面，隨着48V輕混系統的普及，汽車配電系統正從傳統的12V系統向48V系統演進。eFuse技術在這一轉變中發揮了重要作用。

圖源：汽車電子與軟件

在48V系統中，eFuse用於隔離12V和48V系統，確保兩個系統的安全運行。當48V系統發生故障時，eFuse能夠快速切斷48V與12V的連接，防止故障擴散到12V系統。

‌整體而言，汽車技術的轉型與內卷，正將電氣安全推向智能化、電子化的新高度。eFuse憑藉其‌響應極速、保護精準、自動恢復、智能診斷、節省空間、降低成本‌等革命性優勢，成為新一代汽車電氣架構不可或缺的核心保護元件。從特斯拉的率先應用，到如今全球半導體巨頭與新鋭國產廠商的激烈角逐，eFuse市場已硝煙瀰漫。隨着ADAS/AD普及和48V系統升級浪潮的推進，這場圍繞汽車安全的競爭，無疑將加速驅動整個行業的電氣化與智能化進程。

AI數據中心和高密度存儲：生成式AI的爆發式增長，將數據中心推向了功率與密度競賽的新階段。AI服務器的功耗不斷突破極限，例如一套搭載8張H100芯片的服務器在滿負載時，功耗可達8.4kW，而更大型的集羣單槽功率可能突破15kW，這一變化帶動了供電架構正從12V向48V乃至更高電壓邁進，以承載千瓦級及以上的功率需求。在此背景下，保障電源路徑的絕對可靠、實現硬件熱插拔而不中斷服務，成為數據中心運維的生死線。

eFuse，特別是與熱插拔控制器結合的產品，成爲了構建「不間斷電源防線」的核心。它們不僅能提供極快的故障隔離，更能集成數字監控功能，實時匯報電壓、電流、功率和故障狀態，為預測性維護提供數據支撐，最大化服務器正常運行時間，直接降低數據中心的總擁有成本。

此外，在高密度和複雜的存儲系統中，對熱安全和電源路徑保護的需求，又增加了對精密eFuse芯片的需求。大容量SSD和服務器越來越多地部署在企業環境中，eFuse解決方案集成到電力傳輸架構中，以優化性能並避免散熱問題。

高端消費電子：智能手機、平板電腦、高端筆記本電腦等消費電子產品在追求更快速充電、更強大功能、更輕薄設計的同時，其內部電源架構的複雜性和風險也在同步攀升。eFuse憑藉其可恢復、高精度、極高的集成度和小巧的封裝尺寸等特性，能夠為USB端口、電池充放電電路、顯示模塊等關鍵路徑提供精準保護，同時幫助工程師節省寶貴的PCB空間。據Research Nester數據統計，2024年全球有超過46.9億的智能設備用户基數，為消費電子領域的eFuse應用提供了廣闊的市場容量。

儲能領域：eFuse主要用於電池組PACK級過流保護、儲能系統入口防護及智能預警。例如，針對電池管理系統（BMS），eFuse可集成於電池組中，防止過流或過温導致的故障，保障電池安全。‌

工業領域：eFuse應用覆蓋工業機器人、多功能一體機等設備中的電源管理，提供過流、過熱等多重保護；工業自動化場景中，eFuse應用於PLC的I/O端口防護，避免電源波動或短路損壞設備。‌

能夠看到，在產品特性優勢和市場多元化需求的加持下，eFuse已成為一個具備堅實需求基礎和明確成長邏輯的賽道。根據行業分析報告顯示，全球eFuse IC市場規模在2024年已達到約5.5億美元，預計到2037年有望增長至9.5億美元。

這一增長背后，是電子產品數字化、智能化浪潮的必然結果，也為eFuse賽道的發展描繪出巨大的增長潛力與市場空間。

行業巨頭，競逐eFuse賽道

面對明確的市場機遇，全球半導體巨頭紛紛加大投入，市場競爭日趨激烈。國際廠商正通過技術創新、產品組合擴展和生態合作，鞏固自身壁壘。

德州儀器

德州儀器（TI）便是其中的佼佼者，憑藉深厚的電源管理技術積澱，在eFuse領域構建起差異化佈局。面對傳統熱插拔控制器與分立FET組合在高功率場景中存在的尺寸龐大、設計複雜、故障檢測難度高、電流共享不均及易誤觸發等諸多侷限，TI率先發力集成化創新，推出專為數據中心量身打造的48V熱插拔eFuse器件家族，以集成化設計打破傳統方案瓶頸。

其中，TPS1685作為核心代表，憑藉多重差異化優勢成為高功率電源保護的優選方案。TPS1685的核心優勢貫穿設計、性能與可靠性全維度。在集成度上，摒棄了傳統方案中的外部檢測電阻和電流檢測放大器，通過內置核心功能大幅簡化電路佈局，配合LQFN封裝，將整體解決方案尺寸縮減50%，適配數據中心設備小型化需求。

功率擴展方面，TPS1685可無縫升級至6kW，遠超傳統分立方案4kW上限。其通過IMON引腳實現系統總電流限制，規避路徑電阻不匹配問題，搭配可配置過流消隱計時器，有效提升運行穩定性。此外，該器件支持堆疊功能以提升電流處理能力，還集成故障記錄、FET安全保障、主動均流等特性，全方位增強系統可靠性。

綜合來看，該器件可大幅簡化設計、提升集成度，為數據中心提供可靠緊湊型方案。憑藉對行業需求的精準把握與技術創新，TI在eFuse領域構建起技術壁壘與市場優勢。其eFuse佈局以場景為核心、技術為驅動，不僅為數據中心等關鍵領域提供可靠支撐，更引領行業向集成化、高功率、高可靠性方向發展。

東芝

東芝同樣深耕eFuse領域，以精準匹配多樣化需求、拓展產品線為核心佈局，憑藉集成化設計與靈活適配性確立差異化優勢。近日，東芝批量出貨的五款40V TCKE6系列新品，堪稱高效保護標杆——不僅集成短路、過流、過壓、過熱多重保護，遠超物理熔斷器，更具備4.4V-30V寬輸入、52mΩ低導通電阻、TSOP6F小型封裝（2.9mm×2.8mm）等優勢，大幅簡化電路設計、降低功耗與板級空間。這些eFuse IC適用於包括工業設備和消費類設備在內的廣泛應用。未來，東芝將持續豐富eFuse產品線，夯實細分領域競爭力。

意法半導體

意法半導體（ST）在eFuse領域構建了「車載+工業/計算」多場景核心佈局，以專有STi²Fuse技術為基石，形成了從單通道到四通道的豐富產品矩陣，既覆蓋車載智能配電，也滿足工業控制、服務器等場景的保護需求。

針對車載高安全應用場景，STi2Fuse可替代傳統熔斷式保險絲，兼具先進診斷能力與高功能安全性，配備該器件的配電箱能實現25%的減重，同時可延長電池續航並提供自主線束保護；其在通斷狀態下均可監測電流、電壓及温度，結合專用算法可實現早期性能退化檢測，故障預防覆蓋面遠超標準機制；還能滿足自動駕駛對高安全性的要求及EDA450標準，故障發生時可在100微秒內快速切斷電路。

圖源：意法半導體汽車電子

此外，該系列擁有單、雙、四通道多規格選擇，且具備可配置I2T熔斷曲線的先進特性，助力客户降低成本，目前已被全球眾多車企廣泛採用，夯實了意法半導體在車載eFuse領域的領先競爭力。

英飛凌

英飛凌作為全球功率系統領域領導者，在eFuse領域聚焦AI數據中心800V HVDC與新能源汽車高壓趨勢構建eFuse佈局。其方案覆蓋48V至800V全電壓段，精準匹配高功率場景需求，既解決當前AI服務器供電保護，又為下一代高壓架構奠基。

近期，英飛凌推出的48V智能eFuse系列（XDP730/XDP720/XDP721/22）與REF_XDP701_4800熱插拔控制器參考板，精準匹配高功率算力場景需求。

據瞭解，英飛凌的48V eFuse高度集成數字保護控制器、OptiMOS功率管等模塊，支持熱插拔與納秒級故障響應，還能實時輸出電壓、電流等遙測數據；REF_XDP701_4800搭載1200V CoolSiC JFET技術，適配400V/800V架構，可編程SOA控制浪湧電流，TDP達12kW。相較競品，英飛凌方案以全電壓覆蓋、SiC高壓技術、高集成度及實時監控能力，最大化AI服務器運行時間、簡化設計並降低TCO，不僅是當前48V架構的核心保障，更奠定未來兆瓦級數據中心的電源保護基礎。

安森美

安森美在eFuse領域聚焦汽車與工業核心場景構建差異化佈局，憑藉智能電路保護技術確立行業領先地位，為高可靠性需求場景提供解決方案。其eFuse相較傳統保險絲與PTC熱敏電阻優勢顯著，兼具自動復位功能，可實現過流、過壓、反向電流、過熱多維度保護，還能監測電壓/電流/温度並聯動系統控制器，支持電源時序控制與浪湧電流限制，適配現代配電架構的智能防護需求。

以安森美典型產品NIV3071為例，該產品專為汽車苛刻場景設計，具備60VDC/65VTR耐壓，將四獨立通道集成於5.0mm×6.0mm緊湊封裝，單通道連續電流達2.5A（總電流10A），80mΩ低導通電阻（RDSon）大幅降低能耗；工作結温覆蓋-40℃至+150℃，提供2kV ESD保護，還支持可配置電流限制、故障數字標誌與1ms固定軟啟動，完美適配12V/48V汽車系統（如ADAS域控制器、車載資訊系統），進一步強化安森美在汽車電路保護領域的競爭力。

恩智浦

eXtreme開關作為恩智浦智能eFuse的代表，採用N通道MOSFET設計，導通電阻低至2~100毫歐，大幅降低功率損耗；覆蓋12/24/32V電壓範圍，適配多場景需求；集成保護與診斷功能，搭配SPI可編程控制，既實現靈活設計，又通過嵌入式保護與擴展反饋保障系統穩健性，自恢復功能還能減少人工維護成本。恩智浦該產品組合聚焦汽車與工業高可靠電源保護場景，構建差異化佈局與市場競爭力。

eFuse市場，本土廠商突圍

面對國際巨頭的強勢競爭，本土廠商並未退縮，而是憑藉創新技術和場景化應用，在eFuse市場中闖出了一片新天地。

華太電子

華太電子憑藉其深厚的車載功率半導體技術積累，在eFuse這一關鍵賽道，推出了以HAD1420、HAD0201等為代表的產品系列，其核心解決方案圍繞高集成、高可靠、高智能、性價比等關鍵支柱構建，直指汽車電氣化架構升級中的核心痛點。

華太電子的eFuse產品具備諸多優勢，例如：

• 高集成性：6*6mm的面積實現4路6A的持續電流輸出，低功耗模式下可以實現4路3A的持續輸出，大大減少PCB面積，簡化佈局；

• 高穩定性，魯棒性：支持ASIL-B，跛行回家功能，保證功能安全；內部完整的自檢程序，防止系統故障；

• 高度智能：芯片自帶完整的實時診斷/監測/保護功能，任何故障可以實時上報，減少故障的可能性；

• 更省成本：高精度的IIT功能可以實現精確的線束保護，從而大大降低整車線束成本，提高競爭力。

華太電子通過芯片級的創新，系統地解決了空間、安全、智能和成本四大挑戰，這些特性使其相較於市場同類競品，不僅顯著節省板級面積，更實現了線束減重，同時通過低功耗設計進一步優化整車續航，彰顯了華太電子在eFuse技術上的深厚積澱，成為車企在電氣化轉型中提升系統效率與可靠性的關鍵助力。

南芯科技

南芯科技推出的車規級電子保險絲SC77010BQ，憑藉60V的超寬工作電壓和高精度電流檢測能力，為客户下一代汽車電子應用提供靈活可靠的安全保障。同時，該系列產品還符合AEC-Q100標準，可配置容性負載軟啟動及Limphome跛行模式，並支持過流、過温、欠壓以及MOSFET飽和等多種系統保護和診斷功能。該產品目前已經實現規模出貨，與重點客户合作在研的項目已陸續裝車量產，是國內首款實現量產的車規級eFuse產品。

類比半導體

類比半導體研發的EF1048Q eFuse專為汽車一二級常電配電系統設計，集成I2t算法保護線束與負載，支持SPI接口對接主控制器，具備多種保護診斷功能及冗余監控、LIMP HOME功能與純硬件模式，旨在為全球汽車製造商提供穩定的配電保護解決方案。

此外，納芯微、穩先微、傑華特、希荻微、芯朋微、晶豐明源等國內廠商依託其在功率半導體領域的長期積累，積極佈局eFuse賽道，致力於為服務器電源管理、新能源汽車電控系統、工業領域等對可靠性要求嚴苛的場景，提供高性能、高穩健性的電路保護解決方案。

從整體競爭態勢來看，國際大廠正沿着更高壓、更智能、更集成的路徑領跑，特別是針對AI數據中心和電動汽車兩大制高點展開激烈角逐。與此同時，中國本土廠商的快速崛起，正為市場帶來新的變數，推動供應鏈的多元化和國產化進程。

直面挑戰：技術、認證與成本的多重考驗

在汽車、數據中心等領域需求驅動下，eFuse市場迎來快速增長機遇，但仍面臨來自技術、認證、成本及供應鏈與監管等層面的多重挑戰：

然而，儘管汽車、數據中心等領域的旺盛需求為eFuse市場注入強勁增長動力，但多維度瓶頸仍制約着行業規模化突破。尤其是對於國內市場來講，eFuse行業的成長之路仍遍佈技術、認證、成本及供應鏈等多重挑戰。

• 技術瓶頸：高頻應用場景中，eFuse內置的MOSFET開關噪聲易引發MCU誤觸發，而集成EMI濾波電路雖能緩解該問題，但通常會大大增加芯片面積，進而限制其在小型化設備中的應用；大電流場景下，較低的導通電阻雖能減少損耗，但芯片的產熱問題依然突出，對封裝散熱能力提出了極高要求。這推動業界不斷尋求如納米銀燒結等先進封裝工藝的突破，以實現高效熱管理。

• 認證壁壘：車規級認證堪稱eFuse進入汽車領域的核心障礙，例如長達1000小時的高温工作壽命測試（HTOL）以及超過2000次的極端温度循環測試，整個認證流程可能長達18個月。這與AEC-Q100車規器件可靠性要求高度契合。面向國際市場時，還需滿足其它多項標準和安全規範等。對本土廠商而言，高昂的測試費用與漫長的認證時間構成了極高的准入門檻，顯著抬高了市場準入門檻。

• 成本壓力：為實現更高的耐壓和效率，高壓eFuse正越來越多地採用SiC/GaN等寬禁帶半導體材料，但其襯底成本目前仍是傳統硅材料的數倍。同時，為實現高集成度和智能化，芯片設計日趨複雜，導致流片費用攀升，一次先進工藝流片的成本可能高達數百萬美元。與此同時，國際領先廠商憑藉年出貨量可達十億顆級別的規模效應，能夠將單位成本控制在較低水平。這使得國產同類產品在價格競爭中往往處於劣勢，本土企業面臨巨大的成本控制與市場開拓壓力。

• 供應鏈與監管挑戰：全球半導體供應鏈的周期性波動，可能導致eFuse晶圓產能或封裝材料出現交貨延迟，直接影響整車廠或設備製造商的生產計劃與盈利能力。此外，產品必須符合不同地區市場的安全與能效法規。在新興的智能保護功能帶來價值的同時，也對傳統的電源系統架構提出了修改要求，在部分對改造成本敏感或舊系統升級緩慢的市場中，其導入會面臨阻力，進而限制產品與技術落地速度。

儘管前路存在諸多挑戰，但這些考驗恰恰定義了行業的技術演進方向和競爭格局。對於eFuse領域的參與者而言，真正的競爭力在於能否構建一個貫通技術、質量、成本與供應鏈的綜合性體系，從而在確定性的市場機遇中，贏得長久的發展空間。

未來，eFuse將走向何方？

eFuse的興起，本質上是電子系統從機械控制向電子智能演進的關鍵呼應。它代表了電路保護領域的一次範式革命：從傳統保險絲「事后熔斷」的被動止損，轉變為「實時監測、智能控制」的主動防護。隨着汽車電氣化、計算智能化和萬物互聯浪潮的推進，eFuse賽道正日益凸顯其作為現代電子工業基礎性、戰略性元器件的核心價值。

展望未來，電源系統正朝着數字化、智能化、無熔斷化方向加速演進，eFuse也迎來了從單一保護元件向電源管理智能樞紐的華麗轉身。其發展不僅體現在過流、過壓等基本保護的性能提升，更在於深度集成實時監控、故障診斷、功率計量與可編程控制等高級功能，成為優化系統能效與可靠性的關鍵節點。

對於這一演進趨勢，華太電子指出：「eFuse作為新興智能化產品，集成了實時保護、監控、診斷及電源分配等多元功能。隨着產業發展，其核心趨勢將聚焦智能化、小型化，並持續向高壓大電流方向突破。Smarter and Smaller是全行業永恆不變的議題，小體積、實時保護/診斷/監控是所有eFuse產品的統一追求，但不同應用場景仍有差異化需求：數據中心領域除基礎保護外，更需集成功率計量、電壓電流實時監控等功能，甚至通過智能功率分配提升系統效率；汽車領域則側重安全屬性，需進一步提升產品魯棒性與穩定性，同時助力降低線束成本。」

能夠看到，在技術創新與市場升級的雙重驅動下，eFuse正持續推動電路保護技術的邊界。它不再僅是設備的「保險閥」，更是實現智能電源管理、保障系統可靠高效運行的基石。隨着其集成度與功能性的不斷增強，eFuse必將在更廣闊的行業應用中發揮不可替代的關鍵作用，引領電路保護領域邁向全新的發展階段。