Markt für digitale Isolatoren – Globale Branchengröße, Anteil, Trends, Chancen und Prognose, 2018–2028, segmentiert nach Technologie (kapazitive Kopplung, magnetische Kopplung, Giant Magneto Resistive und andere), nach Isoliermaterial (auf Polyimidbasis, auf Siliziumdioxidbasis (SiO2) und andere), nach Datenrate (bis zu 25 Mbit/s, 25 – 75 Mbit/s und über 75 Mbit/s), nach Kanaltyp (Kanal 2, Kanal 4

Der globale Markt für digitale Isolatoren wird im Prognosezeitraum 2024–2028 voraussichtlich ein erhebliches Wachstum verzeichnen. Dies ist in erster Linie auf die verstärkte Nutzung vernetzter Geräte auf Basis fortschrittlicher Technologie und eine steigende Nachfrage nach Unterhaltungselektronik zurückzuführen, die ein rauschfreies Erlebnis bietet. Darüber hinaus haben die zunehmende Einführung von IoT-Geräten und Investitionen zur verstärkten globalen Nachfrage nach digitalen Isolatorprodukten beigetragen.

Digitale Isolatoren, auch als Chips bekannt, werden verwendet, um bei der Übertragung analoger und digitaler Signale eine hochohmige Isolierung zwischen einem elektronischen System und seinen Benutzern herzustellen. Designer implementieren die Isolierung, um Sicherheitsvorschriften einzuhalten oder Erdschleifenrauschen zu verringern.

Auf dem Markt werden Isolatoren hauptsächlich eingesetzt, um Komponenten zu schützen, die Benutzersicherheit zu gewährleisten, die Signalpegelverschiebung zu erleichtern und Sicherheitsvorschriften einzuhalten. Indem sie zusätzliche Funktionen ermöglichen und den sicheren Betrieb des Systems gewährleisten, steigern Isolationskomponenten den Wert des Systems kontinuierlich. Typischerweise verbessert der Einbau von Isolationskomponenten sowohl die Komponentensicherheit als auch die Schaltungsleistung. Isolationsgeräte ermöglichen die Koexistenz und Kommunikation mehrerer Leistungsbereiche und schützen empfindliche Schaltkreise vor Schaltkreisen. Darüber hinaus ermöglicht die moderne digitale Isolation eine umfassende Integration, wodurch die Anzahl der erforderlichen Schaltkreiskomponenten reduziert wird. Die Einführung von Isolationsgeräten kann sich auf verschiedene Faktoren wie Größe, Effizienz, Kosten und Leistung auswirken.

Strenge Batteriesicherheitsanforderungen für Automobile treiben den globalen Markt für digitale Isolatoren an

Automobilhersteller auf der ganzen Welt erwarten mit Spannung die Einführung neuer Modelle von Elektrofahrzeugen (EVs). Dazu gehören batteriebetriebene Elektrofahrzeuge (BEVs), Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeuge (PHEVs) und Vollhybrid-Elektrofahrzeuge (FHEVs). BEVs bieten einen reibungslosen, leisen und emissionsfreien Transport und entsprechen damit dem wachsenden Trend zur Elektrifizierung im Automobildesign. Im Zuge dieses Wandels spielen Hochleistungs-Leistungselektroniken eine entscheidende Rolle in den neuen elektronischen Antriebs- und Batteriesystemen.

Eine der wichtigsten Herausforderungen für Designer im Bereich von xEV-Anwendungen im Automobilbereich besteht darin, eine effektive Kommunikation zwischen der Hochspannungs-Batteriebereichselektronik und der Niederspannungs-Batteriebereichselektronik herzustellen. Diese Herausforderung tritt in verschiedenen Anwendungen auf, wie z. B. bei der Messung des Batteriestroms, der Überwachung der Batteriezellenspannung und der Motorsteuerung oder der Überwachung von Hochspannungsschützen. Um die Lücke zwischen dem Niederspannungs-Digitalregler und den Hochspannungs-Elektroniksystemen in einem modernen Elektrofahrzeug zu schließen, ist eine galvanische Trennung auf Halbleiterbasis erforderlich.

Digitale Isolatoren bieten eine Lösung, die nicht nur diese Anforderung erfüllt, sondern auch zusätzliche Vorteile bietet. Durch den Einsatz digitaler Isolatoren können Designer sowohl den Stromverbrauch als auch die Leiterplattenfläche erheblich reduzieren und so das Wachstum des globalen Marktes für digitale Isolatoren vorantreiben. Dies verbessert nicht nur die Effizienz des Gesamtsystems, sondern trägt auch zur Weiterentwicklung der Elektrofahrzeugtechnologie bei.

Die zunehmende Abhängigkeit von elektrischen Geräten und Maschinen treibt das Wachstum des globalen Marktes für digitale Isolatoren voran

Digitale Isolatoren werden in verschiedenen Anwendungen wie dem Schaltungsdesign für elektronische Geräte, Robotik und Unterhaltungselektronik umfassend eingesetzt. Diese Geräte verfügen über DC-Isolationstypen, um die Sicherheit sowohl des Systems als auch der Benutzer vor möglichen Schäden durch Hochspannung zu gewährleisten. Sie bieten selbst in rauen Industrieumgebungen eine zuverlässige Leistung und vermeiden effektiv instabile Bedingungen wie schnelle Transienten, hohe Stromstöße, starke elektromagnetische Felder und Rauschen.

Die Nachfrage nach digitalen Isolatoren wird durch die steigende Fertigungsnachfrage nach Unterhaltungselektronik und Roboterprodukten vorangetrieben. Dem Weltwirtschaftsforum zufolge wird der globale Markt für Unterhaltungselektronik bis 2030 voraussichtlich einen Wert von 1 Billion USD erreichen, getrieben durch die steigenden Verbraucherausgaben für technologisch fortschrittliche Geräte und das verfügbare Einkommen. Durch den Einsatz einer digitalen Isolationsschaltung werden langfristige Zuverlässigkeit und fehlerfreier Betrieb der Geräte garantiert. Diese Faktoren werden voraussichtlich das Wachstum des globalen Marktes für digitale Isolatoren vorantreiben.

Die steigende Anzahl von Sicherheitsvorschriften für die industrielle Automatisierung fördert das Wachstum des globalen Marktes für digitale Isolatoren

Integrierte automatisierte Maschinensicherheit bietet Bedienern automatisierter Maschinen erheblichen Schutz. Die Integration elektronischer Steuerungen in mehrere Industriesysteme über Netzwerke bietet sowohl Vorteile als auch Herausforderungen. Maschinenhersteller und Endnutzer passen ihre Herangehensweise an Maschinensicherheitsstandards an und streben kostengünstige Steuerungen, leicht erhältliche Maschinenteile und minimale Maschinenausfallzeiten an. Systemintegratoren stehen jedoch vor der Herausforderung, Niederspannungs- und Niederstromdatenerfassungs- und vernetzte Kommunikationssysteme mit Hochspannungs- und Hochstrommaschinen wie Industrierobotern und CNC-Maschinen zu kombinieren.

Um diese Herausforderung zu bewältigen, werden digitale Isolatoren eingesetzt, um einen direkten Stromfluss zwischen verschiedenen Funktionsteilen elektrischer Systeme zu verhindern. Diese Isolatoren spielen eine entscheidende Rolle bei der Signalisolierung und Pegelverschiebung in Hochspannungsgeräten, gewährleisten die ordnungsgemäße Funktion verschiedener Schaltkreise und schützen gleichzeitig die Benutzer vor Stromschlägen. In vernetzten Fabriken sind Isolationsgeräte für den effektiven Betrieb von Sensoren, Datenerfassungssystemen und Hochgeschwindigkeitskommunikationsinfrastrukturen unerlässlich. Mit der Ausweitung des industriellen Internets der Dinge (IIoT) wird die Nachfrage nach isolierten Geräten voraussichtlich deutlich steigen.

Führende Hersteller digitaler Isolatoren wie Silicon Labs und Maxim Integrated bieten Produkte an, die speziell für die industrielle Automatisierung entwickelt wurden. Silicon Labs bietet beispielsweise Ersatzsysteme wie den Si838x PLC-Eingangsisolator, den Si834x-Isolationsschalter und den Si875x SSR an, die sich ideal für industrielle Automatisierungsgeräte eignen. Maxim Integrated bietet den digitalen Isolator MAX22445 an, der die Sicherheit und Effizienz kompakter industrieller Automatisierungssysteme gewährleistet. Diese Faktoren tragen zum Wachstum des globalen Marktes für digitale Isolatoren bei.

Rauschenfreie elektrische und elektronische Schaltkreise fördern das Wachstum des globalen Marktes für digitale Isolatoren

Die Nachfrage nach rauschfreien elektrischen und elektronischen Schaltkreisen hat deutlich zugenommen. Erdschleifen, die auftreten, wenn verbundene Schaltkreisanschlüsse unterschiedliche Erdungspotentiale haben, sind eine häufige Ursache für unerwünschtes Rauschen und Schaltkreisfehlfunktionen. Um dies zu beheben, werden digitale Isolatoren verwendet, um Erdschleifen zu unterbrechen und konsistente Erdungspotentiale über alle Schaltkreise hinweg sicherzustellen. Diese Geräte lassen analoge Signale durch und blockieren gleichzeitig den galvanischen Pfad, der unterschiedliche Erdungspotentiale verbindet, wodurch elektrisches Rauschen, das durch Wechselstromkontinuität verursacht wird, effektiv eliminiert wird. Darüber hinaus helfen digitale Isolatoren, das Risiko eines Stromschlags für Benutzer und Schaltkreisschäden durch unerwünschtes leitungsgebundenes Rauschen aufgrund von Änderungen des Erdpotenzials zu vermeiden. Daher wird erwartet, dass diese Faktoren das Wachstum des globalen Marktes für digitale Isolatoren vorantreiben.

Hohe Kosten für digitale Isolatoren im Vergleich zu Optokopplern

Digitale Isolatoren übertreffen herkömmliche Optokoppler, bei denen es sich um elektronische Geräte handelt, die aus einem LED-Emitter und einem Fotodetektor bestehen, die physisch getrennt sind. In Bezug auf Ausbreitungsverzögerungen, Datenrate und Rauschunterdrückung sind digitale Isolatoren herausragend. Optokoppler sind jedoch weniger teuer als digitale Isolatoren, was sie zu einer beliebten Wahl für die kostengünstige Isolierung langsamer digitaler Signale macht. Obwohl verschiedene Unternehmen erschwingliche digitale Isolatoren anbieten, ist ihre Verwendung in PV-Wechselrichtern begrenzt. Sie werden mit konventioneller Halbleiterprozesstechnologie hergestellt, um funktionale Integration und Kanalzahlen zu erreichen und so die hohen Kosten alternativer Isolationstechnologien auszugleichen.

Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS), eine digitale Isolator-Prozesstechnologie, wird bei Designern immer beliebter. Sie ermöglicht die Erstellung isolierter Schaltkreise, die im Vergleich zu Optokopplern kostengünstig, kompakt, zuverlässig und energieeffizient sind. Der Preis digitaler Isolatoren hängt von ihrem Typ, ihrer Stromdurchgangsfähigkeit und der beabsichtigten Anwendung ab. Geräte mit mehr Kanälen und höheren Datenraten sind im Allgemeinen teurer als solche mit weniger Kanälen und niedrigeren Datenraten. Obwohl Hersteller kostengünstige digitale Isolatoren entwickeln, sind Optokoppler tendenziell immer noch günstiger.

Diese Faktoren werden voraussichtlich das Wachstum des globalen Marktes für digitale Isolatoren behindern.

Marktsegmentierung

Der globale Markt für digitale Isolatoren wird nach Technologie, Isoliermaterial, Datenrate, Kanaltyp, Branche, Region und Wettbewerbsumfeld klassifiziert. In Bezug auf die Technologie ist der Markt in kapazitive Kopplung, magnetische Kopplung, Riesenmagnetowiderstand und andere Technologien unterteilt. Das Segment der Isoliermaterialien umfasst Materialien auf Polyimidbasis, Siliziumdioxidbasis (SiO2) und andere Materialien. Darüber hinaus ist die Datenratenkategorie in bis zu 25 Mbit/s, 25 – 75 Mbit/s und über 75 Mbit/s unterteilt. Der Kanaltypabschnitt umfasst Kanal 2, Kanal 4, Kanal 6, Kanal 8 und andere Kanaltypen. Der Markt ist auch nach Branchen wie Automobil, IT und Telekommunikation, Luft- und Raumfahrt und Verteidigung, Unterhaltungselektronik, Energie und Strom und anderen Sektoren segmentiert. Schließlich deckt die regionale Analyse Nordamerika, Asien-Pazifik, Europa, Südamerika sowie den Nahen Osten und Afrika ab.

Marktakteure

Die wichtigsten Marktakteure auf dem globalen Markt für digitale Isolatoren sind Texas Instruments, Inc., STMicroelectronics NV, Infineon Technologies AG, Murata Manufacturing Company Ltd., Broadcom Inc., DigiKey Corporation, Analog Devices, Inc., Vicor Corporation, Advantech Co Ltd., NXP Semiconductors NV