家电芯片陷涨价困境国产化率低仅10国产MCU凭家电智能化能否逆袭

作者李弯弯 来源电子爱好者网(ID:elecfans)

近年来,家电逐渐走向变频、智能化,MCU市场出现了新的市场局面,MCU是家电中非常重要的主控芯片。

随着智能化、变频化的发展,很多传统家电需要更新升级。 与此同时,还衍生出许多创新家电。 多年的国内MCU厂商也由此找到了新的机遇。

此外,近年来国外出口限制不断升级。 不少国内家电厂商也担心长期依赖海外芯片,未来可能遭遇断供风险。 他们开始尝试使用国产芯片来保证供应安全。 国内MCU厂商也迎来了更多进入家电供应链的机会。

总之,从市场需求来看,家电行业对MCU的产品功能要求提高,同时市场需求也随之增加。 从供给来看,家电行业MCU的供给过去主要来自国外,但现在国内家电MCU厂商也逐渐登上舞台。

市场需求不断上升,智能家电对MCU性能提出更高要求

目前,家电行业对MCU的需求呈稳定增长趋势。 近年来,为了满足日益增长的节能环保需求,高效变频家电逐渐成为主流,包括冰箱、洗衣机、空调等白色家电,抽油烟机、洗碗机等厨房电器。 ,以及吹风机和榨汁机等小家电。 。

与定频家电相比,变频家电节能效果更好,自动控制精度更高。 随着变频技术的普及,MCU作为家电变频控制板的核心部件,用量大幅增加。

智能化也是家电行业的热门话题。 目前,80后消费者对精致生活的需求增加,90后、00后消费者对时尚生活、慵懒生活的需求增加。 消费升级进入新周期。 与此同时,物联网、移动互联网、人工智能、大数据等技术的快速发展也让高端家电满足消费升级成为可能。

那么为了满足智能化、变频化的要求,家电对MCU有哪些新的要求呢?

首先,对MCU处理能力和存储空间提出了更高的要求。

随着人们生活水平的提高,对家电的需求与以往不同。 比如冰箱不仅要求新鲜,还要求个性化; 空调也需要智能化。 东软开利微电子市场总监杨晓军对电子爱好者表示,“智能化的需求更高,对MCU的FLASH要求更高,存储功能更强大,可以为开发工程师未来的程序升级留下空间适应各种模式和人群。”

目前,家电MCU的需求正在向更快的处理速度和更大的存储空间转变。 杨晓军说,“十年前,我们在国内主流家电企业主要推广的芯片基本都是8位MCU,Flash空间主要为16K–32K,封装引脚集中在28PIN和32PI​​N。现在随着智能家电的兴起,这类8位MCU已经不能满足智能家电在芯片运算能力、存储空间、外围接口等方面的全球化和网络化需求。

东软开利早在10年前就开始了32位MCU的研发布局。 杨晓军表示,公司已完成家电领域多款32位MCU的工艺升级和优化。 显示面板、家用空调、商用空调形成完整的解决方案,大部分产品已实现量产。

东软开利微电子推出的ES32F0654系列32位高性能MCU,最大256K Flash存储器、32K SRAM、48MHz主频、6通道DMA、8通道PIS、2路模拟比较器、12位ADC,多达88个1个I/O口,集成了多种丰富的外设,支持CAN2.0、内置温度传感器和内部参考电压等,封装覆盖48-100Pine。 除应用于智能家电外,还可广泛应用于工业控制、消防安防、汽车电子、仪器仪表等领域,可替代国外多种32位主流MCU芯片。

国民科技有限公司的穆新辉对于MCU处理能力和存储空间也有类似的看法。 他表示,随着变频控制技术的普及,家电产品对MCU处理能力、存储和运算资源、模拟外设的集成度更高。 这可以满足产品更高的运行效率、更极致的用户体验、更便捷丰富的功能以及更高的性价比的要求。

国技N32G4xx系列MCU产品主频高达144MHz,最大存储512KB,运行资源144KB,还有更丰富的模拟外设资源。 在这种场景下,可以提供更好的性能和更高的集成度。

例如,空调解决方案可以采用先进的无位置传感器FOC控制策略,在单个N32G455芯片上实现压缩机FOC调速功能、风扇扭矩控制、电子膨胀阀控制、NTC检测、串口监控以及各种安全保护措施。 具有集成度高、FOC执行性能高效、鲁棒性好等特点,适用于家用空调、商用空调、车载空调、家用冰箱等多电机场景。

再比如变频冰箱压缩机方案,可以基于N32G432系列MCU,采用先进的位置传感器FOC控制策略,支持单电阻、双电阻和三电阻采样无感FOC控制; 零速闭环启动,低频扭矩补偿,振动小; 快速热启动,可在几秒内重新启动; 额定功率下、不同负载下恒速输出等,适用于家用冰箱、商用空调、汽车空调等单压缩机变频调速的应用场景。

其次,要求MCU支持无线连接、网络数据安全保护等性能。

如上所述,80后、90后、00后消费者现在追求精致、时尚的生活,而物联网、人工智能、大数据等技术已经成熟,使得满足消费升级的高端家电成为必然。 满足这些生活场景的一体化联动解决方案需要产品具备WiFi等网络连接功能。

而且,当前疫情防控趋于常态化,也促进了智能家电的发展和普及。 无线连接、智能控制与智能终端相结合,逐渐成为各类家电的标准配置和卖点。 国技穆新辉表示,这对主控MCU提出了更高的要求,包括MCU对无线连接的支持、对网络数据安全保护的支持、以及更低的功耗等。

为此,国泰科技推出了N32L4xx系列和N32WB系列无线连接MCU产品,具有低功耗、支持BLE5.x无线连接技术、集成硬件安全功能和算法引擎安全特性等特点。小家电智能化升级。

第三,MCU需要集成触摸控制、屏幕显示等模块,集成度更高。

当前,我国大规模产业升级和我国智能制造水平不断提升,家电MCU市场需求巨大。

中微半导体家电应用开发部总监罗洪建认为,随着家电行业逐步向智能化发展,家电MCU也将向数字与模拟混合电路集成的方向发展,将集成诸如如触摸控制、屏幕显示和多电压输出驱动器。 ,实现显示、触摸控制等人机交​​互功能的趋势,未来高可靠性、高集成度的家电MCU市场将进一步增大。

目前中微的高性能触控MCU内置高速采样和高精度调节电路,可实现接近感应、空气隔离触摸、高防水性能; 抗干扰方面,内置模拟和数字专有噪声滤波电路,轻松通过注入电流(CS)、EFT(群脉冲)测试; 同时,内置硬件扩频模块,专有触摸检测电路,传导骚扰(CE)和辐射骚扰(RE)性能优良。 触摸产品系列已覆盖51位和RISC结构,FLASH空间2K~32K,芯片引脚8PIN~32PIN。 采用国家专利触摸技术,有效解决电磁干扰(EMI)和电磁敏感度(EMS)。 具有高信噪比、高灵敏度、高可靠性、低功耗等特点,可实现空中触摸、滑动触摸、防水、触摸唤醒等功能,广泛应用于各大家电中、厨卫电器、家用电器、个人护理、智能家居等

其中,CMS80F761x系列系统时钟支持高达48MHz、64K Flash、4K通用XRAM,并支持高达46通道触摸和46通道高精度12位快速ADC。 以其丰富的功能在智能家电领域得到了广泛的应用。

同时,罗洪建还认为,全球中高端家电芯片市场已形成相对稳定的竞争格局,且由于白电定价较高,芯片占比相对较低,更受关注。将重点关注产品本身的可靠性。 、安全性、品牌价值和市场认可度等。

随着小家电产品更加多样化、外观更加小型化,需求将集中在操作简单、功耗更低、集成丰富、选择丰富以及整体家电芯片解决方案上。

事实上,高端、智能、节能、互联小家电的市场份额正在不断增加。 中微半导体可以提供不同类型的解决方案来满足此类高端智能产品的需求,包括厨卫电器、日用电器、医疗保健等领域。 罗洪建告诉电子爱好者,这种一站式服务可以快速帮助小家电企业进行智能化升级。

国产MCU逐渐获得市场认可,如何应对不足

我国是家电大国,销售额达数亿元。 然而,MCU在国内家电行业的市场份额不足10%。 为何国内家电行业MCU自给率如此之低?

东软开利微电子杨晓军向电子爱好者介绍,我国家电制造业起步于20世纪80年代,成长于90年代。 其原有的产品设计技术基本来自国外,主控方案也大部分来自国外,主控芯片自然也是有来源的。 在国外。

目前,传统家电产业链已经非常成熟稳定,各环节的合作模式也相对固定。 从研发到生产,需要较长时间的验证和测试,需要第三方专业机构的认证和测试。 更换一颗芯片不仅耗时较长,而且还需要安全认证,费时又费钱。 还要求承担产品质量波动的风险。

因此,一般情况下,家电企业都不愿意对已经稳定下来的产品更换相关零部件。 尤其是MCU是整个家电控制系统的核心,企业对于更换MCU都非常谨慎,不到万不得已决不会这么做。 会冒更换MCU的风险。

国外芯片产业起源于20世纪40年代,成熟于20世纪80年代。 已在家电、汽车电子、工业控制系统中得到充分验证。 国产芯片从2000年以后开始逐步发展,直到近五年才逐渐获得市场认可。 国产MCU在品牌知名度、产品美誉度、质量稳定性、产品可靠性等方面还有待市场验证。

国民技术牟新辉表示,通过长期不懈的努力,国产MCU现在已经具备了在成本和服务上与国外厂商竞争的能力,而且国产MCU往往性价比更高。 缺点是由于长期的发展生态和惯性,部分行业客户对国产MCU信心不足。

近年来,各种外部环境因素为国产MCU更快获得市场认可提供了机遇,包括2020年突如其来的全球疫情、国外出口限制不断升级、全球芯片持续短缺等。

例如,2020年的疫情给全球芯片供应链带来了危机。 由于产能不足、芯片供应紧张,相关行业受到较大影响。 杨晓军认为,这让国产MCU在家电领域的份额有很大的提升空间。

又比如,随着国外对芯片出口的限制不断收紧,不少国内家电厂商开始担心依赖国外芯片,未来随时可能存在断供的风险。 因此,为了保持供应链的稳定,增强产品竞争力,各大家电厂商领导者也在积极谋划半导体器件的国产化。 牟新辉认为,家电芯片国产化势不可挡。

中微半导体罗洪建表示,由于国外疫情和缺货、涨价的影响,国产替代的呼声越来越高。 随着国内MCU企业设计能力不断提升,未来器件业务的核心技术能力将在更多领域得到提升。 并提高国内家电芯片的自给率。

中微半导体也在积极推动国产替代,努力实现更多关键技术突破。 目前,其自主研发的家电控制SoC芯片已广泛应用于热水器、电磁炉、微波炉、燃气灶、抽油烟机、茶吧机、破壁机等领域。 等家用电器,已被国内知名家电企业批量采用。

那么面对目前的不足,国内MCU厂商应该从哪些方面入手推广呢?

国民技术牟新辉提到了几点:一是在产品和解决方案上需要具有前瞻性的产品战略思维,加快新产品布局和产品迭代,持续为市场带来差异化竞争力的产品。广大专业用户;

其次,在供应链和质量管理方面,需要与世界一流的FAB厂商和封测厂商合作,打造可靠、敏捷的供应链,实现信息流、产品流、物流的高效运转,确保每一颗芯片都经过科学严格的质量控制,达到客户满意的可靠性、稳定性和一致性,实现高质量、合格交付;

最后,在生态链建设方面,要建立完善的培训机制,为合作伙伴提供24小时保姆式服务,与大学建立合作,推动人才培养,为企业提供人才。

概括

目前全球芯片短缺的情况仍在持续。 近来,可以说全球芯片产业链的产能是史上最紧缺的,MCU也不例外。 杨晓波表示,在大环境下,我们公司不能孤军奋战,但我们会尽力协调。 上游资源为下游客户提供了最大的保障。

总体而言,国产MCU在市场份额和技术先进性方面仍落后于国际巨头。 但可以看到,各厂商正在积极创新,探索市场的真实需求,推出更符合当前市场需求的产品和服务,正在逐步缩小与全球行业巨头的差距。

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