家电行业智能化（传统家电变智能）

【比戈比特介绍】当前，家电智能化、变频化程度逐渐加深，国产芯片在当前国产替代的趋势下将迎来发展机遇。

2021年11月11日，2021（合肥）家电电源与智能控制技术研讨会在合肥富力威斯汀酒店圆满结束。针对本次研讨会重点关注的家电智能控制技术和变频控制技术话题，半导体器件应用网记者邀请了航顺芯片产品经理陈水平、集海半导体产品经理徐勤、市场部岭东微电子电机事业部经理。胡立兴探讨了目前家电芯片的技术难点、智能控制、能效提升等问题。

家电芯片面临的技术挑战

目前，国家已实施碳峰值碳中和目标。变频家电可以大幅降低家电能耗，节省电费开支，对未来的双碳目标有很大帮助。

胡立兴表示：“目前，变频家电的渗透率有所提高。家用空调的渗透率已达到86%，并以每年15%的速度增长；变频冰箱、洗衣机也在增长。”增长率为8%~9%，变频家电是未来的一大趋势，MCU是家电的主控芯片，如何实现更高的可靠性，实现电机控制更好的性能和效率是一个大方向为了家电的未来。这也是岭东微电子目前投入人力和资源的地方。”

目前家电的精细化领域有很多，每个领域的主控芯片的功能都会有所不同。如果芯片要兼容多种细分领域的应用，那么对芯片的整体设计就有一定的要求。航顺芯片主要产品以MCU主控芯片为主。为各个领域提出专用芯片，是航顺芯片作为家电行业MCU厂商的产品规划。

陈水义认为，家电芯片的高集成度将大大降低产品的复杂度，减少家电工程师的设计时间和成本。随着大功率的应用，可能会给家电芯片带来散热、可靠性等问题。因此，如何在考虑功耗和可行性的同时，调整家电芯片的集成度和便利性，成为当前家电芯片面临的挑战。

徐勤认为：“目前家电MCU主控芯片和变频驱动芯片的主要技术挑战仍然在于智能控制和变频能效的提升。能效的提升是没有止境的，因为有虽然没办法做到100%，但家电能效的提高对全球能源消费具有重要影响。”

针对当前家电智能化、变频化带来的技术挑战，航顺芯片的创新方案主要将可靠性的东西，比如电机算法等集成到MCU中，并将电机驱动部分添加到MCU中，大大减少了外围应用电路。相信未来随着整个家电芯片的发展，国产芯片将有机会得到更好的集成。

据了解，在家电创新方面，继海在算法方面投入了大量的人力物力。从今年上半年开始，继海已与浙江大学、郑州大学、兰州大学等高校正式立项投资，联合开发算法。预计12月份将发布第一版算法库，并且将是业界领先的算法。进一步优化家电效率。

32位MCU在家电市场的优势

8位MCU运算速度有限，通常执行相对简单的控制。 16位MCU可以执行通信功能，但与32位MCU相比，成本和性能优势并不明显。从整体架构来看，32位MCU的产品性能更符合智能家电、家居等领域的应用。目前，ARM正在投资优化生态系统和产品成熟度，成本正在逐步降低。

陈水平认为：“以前32位MCU产品比较单一，现在随着智能化的进步，很多家电越来越复杂，功能也越来越多。我认为后续32位MCU的市场是还是很大，基本上会改用32位MCU。”

徐勤表示：“家电智能化、电机节能是我们未来的发展愿景。MCU再智能，仍然需要提高效率。同时，对软件计算能力也有更高的要求，所以32位MCU一定是未来发展的方向。”

据了解，32位MCU已广泛应用于电风扇、咖啡机、豆浆机、冰箱、空调等智能家电，扫地机、吸尘器等智能家居产品以及智能家居智能门锁等领域。及其他细分产品。

智能微电子吸尘器应用解决方案

如何提高电机能效、降低成本？

一般来说，电机能效等级主要涉及两个方面。一是芯片的功耗。虽然MCU的功耗并不算太大，但对于冰箱等需要长时间插电的家电设备来说，还是会有一定损耗的。因此，家电芯片工艺需要优化，使功耗更低。另一方面是算法，因为算法的改进对于降低功耗也很有帮助。

虽然电机控制的能效水平并不完全由芯片完成，但电机控制是一个整体系统，能效的提升来自于电机本身的改进。目前，BLDC电机技术可以降低家电电机的能耗并提高效率。

陈水平表示：“对于BLDC应用，我们会通过高度集成的控制板，集成家电芯片的功能，降低外围电路的功耗，无需外挂其他外围芯片来降低功耗。同时，也将受益于电机从算法和硬件方面提高家电电机的能效。”

随着家电电机能效的提高，家电产品的整体制造成本也可能相应增加。那么如何实现两者的平衡呢？

陈水平认为，电机的制造可能会增加家电的成本，但家电能效水平提高后，电机的使用寿命会明显增加，从而降低家电用户在使用过程中的成本。另外，如果家电MCU的集成度提高，外围元件减少，整个PCB板的成本也会降低。因此，为了在控制成本的同时提供电机能效，需要综合考虑家电芯片集成度、整体PCB板的改善以及如何优化家电电机等因素。

徐勤认为：“综合来看，我认为首先应该关注如何帮助家电客户提高能效，其次是提高产品的性能。能效越低，家电就越省电。对于家庭客户来说中间的家电厂商，如果能帮助终端用户节省电费，那么家电的售价也能提高，这样芯片成本其实就无关紧要了。”

“作为控制单元，MCU的成本在整个家电电机系统中并不是最重要的。电机基本上都是由磁性材料制成的。成本能否降低，主要取决于电机磁材料的成本。”但MCU的算法可以控制家电电机更加稳定，让家电客户可以使用更小的电容，从而可以降低相对成本。”胡立行说道。

进入四季度，家电市场供应相对稳定

纵观2021年全年，现在已经进入第四季度。国产芯片正在慢慢被替代，32位MCU也逐渐进入家电市场，但仍然存在短缺。随着国家相关部门的投入，我们认为短缺只是暂时的情况，预计未来六个月内家电芯片供应短缺的情况将会得到缓解。

由于库存产能将在明年下半年释放，明年一季度产能仍将出现小幅短缺。家电厂商都会储备相应品牌的库存。一般来说，家电芯片的价格不会有太大波动。陈水平补充道：“家电芯片的价格波动也取决于晶圆厂和封装厂的市场。因为我们处于设计阶段，我们的价格也取决于上游原材料，所以价格已经上涨了好几倍。”也许后期涨价会温和一点，不会那么快，也可能会稳定下来，等待后期的下降，我们现在的产能已经大大缓解了，相信可以批量—— “明年初生产。目前交货时间一般为4至6周。所有常用材料都有库存。”

许勤表示，目前集海市场家电芯片产品的销售价格比较稳定，主要是公司控制力比较强，会和代理商核对真实的出货价格，确保客户收到的产品不出现偏差。市场预期的价格。

胡立兴告诉记者：“目前思特微的产能供应还是正常的，因为我们也在逐步升级芯片，未来的产品会采用更好的工艺，比如12英寸晶圆。目前的交货时间是20周具体情况还需要联系当地的销售同事进行沟通。”

国产替代下，看好合肥家电市场

目前，国产芯片尤其是MCU在整个国内市场的比重还很低。国内家电行业，小家电芯片依然较多，而大型家电则基本以进口芯片为主。随着智能家电和变频的发展，家电芯片市场有望持续增长，填补国家急需的短板。

胡立兴表示，未来家电领域的大方向肯定是国产芯片会有更大的优势，做得越来越好。这是因为国产芯片的品类很广，一旦做出来就可以从宽到深做。我相信，未来的家电一定会做工精良，很有特色。

在国内重要的家电生产基地中，合肥的家电市场早已引起了业内人士的关注。此前，合肥市政府积极招商引资，引进美的、美菱等国内知名家电厂商进入家电行业。还有众多家电企业板块产业链和配套产业制造商，形成了家电基地非常重要的现有优势。徐勤认为，除了中国广东顺德之外，合肥将成为非常重要的家电生产基地。

陈水一表示，由于很多家电产品的特殊性和功能复杂，国内家电企业会担心国产芯片在质量或稳定性方面可能不如国外或台湾芯片。合肥的家电市场可能需要多方面的努力，包括媒体举办更多的活动，让更多的家电用户相信可以用好的国产芯片。

他还认为：“未来，国产芯片肯定会在家电领域进行更深层次的投入，加大芯片研发力度，做出质量更好的芯片。因为家电行业的芯片比普通消费电子芯片的要求更高。” “客户的认可需要投入更多的精力和资金。在家电方面，很多MCU厂商都会对产品进行升级迭代，这也是我们未来要做的事情。我也看好合肥家电市场。”

结论

目前，MCU主控芯片和变频驱动芯片是智能家电的核心部件。虽然在高可靠性和性能提升方面仍有调整，但随着芯片智能化、变频化程度的提高，国产芯片将受到进一步挑战。研发和创新，相信我们会在国产替代的过程中取得更大的进步和突破。其中，合肥家电基地或将成为我国重要的家电应用市场。未来，家电芯片高集成度、高可靠性、低成本的趋势将更加明显。

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审稿人：付干江