家電智能化與變頻化加深，國(guó)產(chǎn)替代化成趨勢(shì)

【嗶哥嗶特導(dǎo)讀】目前，家電的智能化和變頻化的程度逐漸加深，國(guó)產(chǎn)芯片在當(dāng)前國(guó)產(chǎn)替代趨勢(shì)下將迎來(lái)發(fā)展機(jī)遇。

2021年11月11日，2021’(合肥)家電電源與智能控制技術(shù)研討會(huì)在合肥富力威斯汀酒店圓滿(mǎn)結(jié)束。針對(duì)本次研討會(huì)圍繞的家電智能控制技術(shù)和變頻控制技術(shù)等方案話(huà)題，半導(dǎo)體器件應(yīng)用網(wǎng)記者邀請(qǐng)到了航順芯片產(chǎn)品經(jīng)理陳水平、極海半導(dǎo)體產(chǎn)品經(jīng)理許沁和靈動(dòng)微電子電機(jī)事業(yè)部市場(chǎng)經(jīng)理胡力興，就目前家電芯片技術(shù)難點(diǎn)、智能控制、能效提升等問(wèn)題展開(kāi)探討。

家電芯片面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)

目前國(guó)家實(shí)施碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)，變頻家電可以大幅降低家電能耗，節(jié)約電力的開(kāi)銷(xiāo)，對(duì)未來(lái)的雙碳目標(biāo)會(huì)有很大的幫助。

胡力興表示：“目前變頻家電的滲透率提高，國(guó)內(nèi)空調(diào)的滲透率達(dá)到86%，并每年以15%的速度增長(zhǎng);變頻的冰箱、洗衣機(jī)也在以百分之八、九的速度增長(zhǎng)，變頻家電是未來(lái)的大趨勢(shì)。MCU作為家電的主控芯片，如何做到更高可靠性，實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制更好的性能效率，是家電未來(lái)的一個(gè)大方向，也是靈動(dòng)微電子目前投入人力、資源的地方?！?/p>

目前家電的細(xì)化領(lǐng)域較多，各個(gè)領(lǐng)域的主控芯片的功能都會(huì)有區(qū)別。如果芯片要兼容多種細(xì)分領(lǐng)域的應(yīng)用，那么對(duì)芯片的整體設(shè)計(jì)有一定的要求。航順芯片主要產(chǎn)品以MCU主控芯片為主。針對(duì)每一個(gè)領(lǐng)域提出專(zhuān)用的芯片，是航順芯片作為一家MCU廠(chǎng)商在家電行業(yè)的產(chǎn)品規(guī)劃。

陳水平認(rèn)為，家電芯片高度集成化，會(huì)大大降低產(chǎn)品的復(fù)雜程度，減少家電工程師的設(shè)計(jì)時(shí)間和成本。隨著大功率的應(yīng)用，可能會(huì)給家電芯片帶來(lái)散熱、可靠性等問(wèn)題。因此如何調(diào)整家電芯片集成化，便捷化，同時(shí)考慮功耗和可行性，成為目前家電芯片存在的挑戰(zhàn)。

許沁認(rèn)為：“目前家電MCU主控芯片和變頻驅(qū)動(dòng)芯片主要的技術(shù)挑戰(zhàn)還是在于智能的控制和變頻能效的提升。能效的提升是永無(wú)止境的，因?yàn)闆](méi)有辦法達(dá)到100%，但家電能效提升對(duì)全球能源消耗具有重要的意義?！?/p>

針對(duì)目前家電智能化和變頻化所帶來(lái)的技術(shù)挑戰(zhàn)，航順芯片的創(chuàng)新方案主要是把可靠性的東西集成在MCU里，比如電機(jī)的算法，將電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分加到MCU里，大大減少外圍的應(yīng)用電路。相信后期隨著整個(gè)家電芯片發(fā)展，國(guó)產(chǎn)芯片有機(jī)會(huì)做更好的整合。

據(jù)了解，對(duì)于家電創(chuàng)新性方面，極海在算法上投入了大量的人力、物力。從今年上半年開(kāi)始，極海已經(jīng)正式立項(xiàng)投資，與浙江大學(xué)、鄭州大學(xué)，蘭州大學(xué)等高校聯(lián)合開(kāi)發(fā)算法，預(yù)計(jì)在12月份會(huì)有第一個(gè)版本的算法庫(kù)釋放，將會(huì)是行業(yè)領(lǐng)先的算法，進(jìn)一步優(yōu)化家電效率。

32位MCU在家電市場(chǎng)的優(yōu)勢(shì)

8位MCU運(yùn)算速度有限，通常是做比較簡(jiǎn)單的控制。16位MCU可以做通訊功能，但是與32位MCU相比，成本和性能優(yōu)勢(shì)并不明顯。從整體架構(gòu)來(lái)說(shuō)，32位MCU的產(chǎn)品性能，更符合智能家電、家居等領(lǐng)域的應(yīng)用，目前ARM公司在生態(tài)體系和產(chǎn)品的成熟度上進(jìn)行投入優(yōu)化，成本逐漸降低。

陳水平認(rèn)為：“32位MCU以前產(chǎn)品比較單一，目前隨著智能化的進(jìn)程，現(xiàn)在很多家電越來(lái)越復(fù)雜，功能也越來(lái)越多。我覺(jué)得后續(xù)32位MCU的市場(chǎng)還是非常大的，基本上會(huì)切換到32位MCU?！?/p>

許沁表示：“家電智能化和電機(jī)能效這兩部分是我們未來(lái)的發(fā)展愿景。不管MCU怎么智能化，還是要提高效率，同時(shí)對(duì)于軟件的算力都有更高的要求，所以32位MCU一定是未來(lái)發(fā)展的方向?！?/p>

據(jù)了解，目前32位MCU已廣泛應(yīng)用在電風(fēng)扇、咖啡機(jī)、豆?jié){機(jī)、冰箱、空調(diào)等智能家電，掃地機(jī)、吸塵器等智能家居產(chǎn)品，以及智慧家庭的智能門(mén)鎖等細(xì)分產(chǎn)品。

靈動(dòng)微電子吸塵器應(yīng)用方案

如何提高電機(jī)能效等級(jí)，降低成本?

總體來(lái)講，電機(jī)能效等級(jí)主要涉及兩方面。一個(gè)是芯片的功耗，雖然MCU的功耗不會(huì)太大，但是對(duì)于類(lèi)似冰箱等需要長(zhǎng)期插電的家電會(huì)有一些損耗，因此需要把家電芯片工藝調(diào)得更優(yōu)化，使功耗更低。另一方面是算法，因?yàn)樗惴ǖ奶嵘龑?duì)功耗的降低也有非常大的幫助。

雖然電機(jī)控制的能效等級(jí)不完全是由芯片完成，但電機(jī)控制作為一套整體系統(tǒng)，能效提升源于電機(jī)本身的改進(jìn)，目前BLDC電機(jī)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)降低能耗，提高家電電機(jī)的效率。

陳水平對(duì)此表示：“針對(duì)BLDC應(yīng)用，我們會(huì)把家電芯片功能集成化，通過(guò)控制板高度集成化，減少外圍電路的功耗，不用外掛其他的外圍芯片，減少功耗，同時(shí)也會(huì)從電機(jī)的算法和硬件等方面提高家電電機(jī)的能效。”

隨著家電電機(jī)能效的提高，家電的制造整體成本可能也會(huì)相應(yīng)提高，那么兩者之間如何達(dá)到平衡?

陳水平認(rèn)為，電機(jī)在制造上可能會(huì)增加家電成本，但是家電能效等級(jí)提高后，電機(jī)使用壽命明顯增長(zhǎng)，使用過(guò)程當(dāng)中會(huì)降低家電用戶(hù)成本。此外，如果家電MCU集成度提高，外圍器件減少，整個(gè)PCB板的成本就會(huì)減少。因此，要想在提供電機(jī)能效的同時(shí)，又要控制成本，那么需要綜合考慮家電芯片集成化，提高整體的PCB板以及怎么優(yōu)化家電電機(jī)等方面的因素。

許沁則認(rèn)為：“綜合來(lái)看，我認(rèn)為首先更應(yīng)該關(guān)注如何幫助家電客戶(hù)提升能效，其次是提升產(chǎn)品的性能。能效更低，家電會(huì)更省電。對(duì)于中間的家電整機(jī)廠(chǎng)商客戶(hù)來(lái)說(shuō)，如果能夠幫助終端的用戶(hù)節(jié)省用電成本，那么家電的售價(jià)也可以提高，這樣芯片成本付出其實(shí)是無(wú)關(guān)緊要的。”

“作為一個(gè)控制單元，MCU的成本在整個(gè)家電電機(jī)系統(tǒng)里并不是最主要的。電機(jī)里基本上是磁材料，如果成本能夠降低，主要在于電機(jī)磁材成本。但MCU的算法可以把家電電機(jī)控制得更平穩(wěn)，使得家電客戶(hù)用到更小的電容，可以降低相對(duì)成本?！焙εd表示。

進(jìn)入第四季度，家電市場(chǎng)供應(yīng)相對(duì)平穩(wěn)

縱觀(guān)2021年全年，目前已經(jīng)進(jìn)入第四季度。國(guó)產(chǎn)芯片正在慢慢地進(jìn)行替代，32位MCU也在逐漸走進(jìn)家電市場(chǎng)，但目前還是有缺貨的情況。隨著國(guó)家相關(guān)部門(mén)的投入，我們認(rèn)為缺貨只是暫時(shí)的情況，預(yù)計(jì)家電芯片供貨緊缺的局面在未來(lái)半年之內(nèi)會(huì)得到緩解。

由于明年下半年庫(kù)存的產(chǎn)能釋放出來(lái)，明年一季度產(chǎn)能還是會(huì)有點(diǎn)緊缺，家電廠(chǎng)商會(huì)儲(chǔ)備相應(yīng)品牌庫(kù)存，整體來(lái)說(shuō)家電芯片價(jià)格波動(dòng)不大。陳水平補(bǔ)充表示：“家電芯片價(jià)格波動(dòng)也取決于晶圓廠(chǎng)和封裝廠(chǎng)市場(chǎng)，因?yàn)槲覀兲幱谠O(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，我們的價(jià)格也是取決于上游的原材料，所以?xún)r(jià)格會(huì)目前來(lái)說(shuō)已經(jīng)漲了幾波，可能后期漲價(jià)會(huì)平緩一點(diǎn)，沒(méi)那么快，或者后期會(huì)有穩(wěn)重待降的可能。我們目前產(chǎn)能已經(jīng)在大幅緩解，相信明年年初可以大批量量產(chǎn)。目前交期一般都是4~6周，一般的常用料都有庫(kù)存?！?/p>

據(jù)許沁透露，目前極海市場(chǎng)端的家電芯片產(chǎn)品售價(jià)也比較穩(wěn)定，主要系公司的管控力度相對(duì)較大，會(huì)與代理商去對(duì)真實(shí)的出貨價(jià)格，保證客戶(hù)拿到的產(chǎn)品不是一個(gè)偏離市場(chǎng)預(yù)期的價(jià)格。

胡力興告訴記者：“目前來(lái)說(shuō)，靈動(dòng)微電子產(chǎn)能供應(yīng)還是正常的，因?yàn)槲覀円苍谥鸩桨研酒?jí)換代，未來(lái)產(chǎn)品用更好的工藝，比如12寸的晶圓。目前交期是按20周計(jì)，具體還是要聯(lián)系當(dāng)?shù)氐匿N(xiāo)售同事進(jìn)行溝通?！?/p>

國(guó)產(chǎn)替代下，看好合肥家電市場(chǎng)

目前國(guó)產(chǎn)芯片尤其是MCU在國(guó)內(nèi)整個(gè)市場(chǎng)來(lái)說(shuō)，占比還是非常低。國(guó)內(nèi)家電行業(yè)內(nèi)，還是小家電芯片較多，大家電基本上以進(jìn)口芯片為主。隨著家電智能化和變頻化發(fā)展，家電芯片市場(chǎng)有望持續(xù)增長(zhǎng)，為國(guó)內(nèi)急需補(bǔ)上短板。

胡力興表示，未來(lái)家電領(lǐng)域的大方向肯定是國(guó)產(chǎn)芯片占更大的優(yōu)勢(shì)，而且做得越來(lái)越好。因?yàn)閲?guó)產(chǎn)芯片各種門(mén)類(lèi)非常齊全，而且一旦做東西，都是能夠從廣往深了做。相信未來(lái)家電會(huì)做得很好，并且非常有特色。

在國(guó)內(nèi)重要家電生產(chǎn)基地中，合肥家電市場(chǎng)早已引起行業(yè)人士關(guān)注。此前，合肥市政府積極招商引資，引進(jìn)了家電行業(yè)的美的、美菱等國(guó)內(nèi)知名家電廠(chǎng)商，并有很多家電企業(yè)部門(mén)的產(chǎn)業(yè)鏈及其產(chǎn)業(yè)配套的生產(chǎn)廠(chǎng)家，形成了家電基地非常重要的既有優(yōu)勢(shì)。許沁認(rèn)為，除了中國(guó)廣東順德以外，合肥將會(huì)成為一個(gè)非常重要的家電生產(chǎn)基地。

陳水平表示，由于很多家電類(lèi)產(chǎn)品的特殊性，功能比較復(fù)雜，國(guó)內(nèi)家電企業(yè)會(huì)有顧慮國(guó)產(chǎn)芯片可能在質(zhì)量或穩(wěn)定上面可能不如國(guó)外或臺(tái)灣芯片。合肥家電市場(chǎng)可能需要多方面的努力，包括媒體多舉辦一些活動(dòng)，讓更多的家電用戶(hù)相信好的國(guó)產(chǎn)芯片能夠用進(jìn)來(lái)。

他還認(rèn)為：“后續(xù)國(guó)產(chǎn)芯片一定會(huì)在家電方面做更深的投入，加大芯片的研發(fā)力度，把芯片做的更質(zhì)量更好。因?yàn)榧译娦袠I(yè)的芯片比普通消費(fèi)電子芯片的要求高，要得到客戶(hù)的認(rèn)可，需要投入更多的精力和資金。家電方面，很多MCU廠(chǎng)商會(huì)做產(chǎn)品的升級(jí)迭代，這也是我們未來(lái)要做的事情。我也比較看好合肥家電市場(chǎng)。”

結(jié)語(yǔ)

目前MCU主控芯片和變頻驅(qū)動(dòng)芯片作為智能家電的核心元器件，雖然在高可靠性、性能提升等方面仍然存在調(diào)整，但是隨著芯片智能化、變頻化程度的提高，國(guó)產(chǎn)芯片將受到進(jìn)一步的研發(fā)、創(chuàng)新，相信在國(guó)產(chǎn)替代的進(jìn)程中取得更大進(jìn)步和突破。其中，合肥家電基地或?qū)⒊蔀閲?guó)內(nèi)重要的家電應(yīng)用市場(chǎng)。未來(lái)，家電芯片的高集成度、高可靠性、低成本趨勢(shì)也將會(huì)更加明顯。

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審核編輯：符乾江