對(duì)話|半導(dǎo)體器件在家電控制器中的應(yīng)用趨勢
2022-05-05 17:05:00 來源:半導(dǎo)體器件應(yīng)用網(wǎng) 點(diǎn)擊:27447
編者按:
智能控制器是各類終端的核心組件。隨著智能化、網(wǎng)聯(lián)化趨勢的發(fā)展,終端功能的不斷完善帶來更多智能控制器部署的需求。目前大家電轉(zhuǎn)型升級(jí),小家電品類擴(kuò)張,家電控制器市場穩(wěn)定。作為智能家居的核心基礎(chǔ),智能控制器功能的不斷豐富,可以進(jìn)一步推升產(chǎn)品價(jià)值量,而智能控制器行業(yè)規(guī)模也將會(huì)帶動(dòng)大小家電等終端產(chǎn)品的核心控制組件的需求量持續(xù)成長。
特別是在智能家電的發(fā)展趨勢下,家電控制器上的核心MCU、功率器件等半導(dǎo)體器件會(huì)發(fā)生哪些變化?對(duì)其性能提出了哪方面的要求?國內(nèi)半導(dǎo)體器件的供應(yīng)狀況如何?本期《對(duì)話》欄目針對(duì)以上問題,同時(shí)邀請(qǐng)到家電行業(yè)的半導(dǎo)體器件供應(yīng)商和整機(jī)廠商共同探討,對(duì)目前的家電控制器應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢進(jìn)行解讀。以下是本次對(duì)話的具體問題:
對(duì)話問題導(dǎo)覽:
1.隨著家電智能化的趨勢越來越明顯,家電控制器對(duì)于MCU的性能有什么具體的要求?目前主流的家電控制器主要有哪些技術(shù)解決方案?
2.您了解,家電控制器對(duì)功率器件的性能提出了哪些具體的要求或挑戰(zhàn)?目前主流的家電控制器主要有哪些技術(shù)解決方案?
3.家電控制器創(chuàng)新應(yīng)用體現(xiàn)在哪里?可否談?wù)勝F司未來技術(shù)主攻方向和相關(guān)布局?
4.貴司目前在國產(chǎn)替代方面,家電控制器MCU和功率器件滲透率大概是多少?MCU和功率器件要達(dá)到上述性能指標(biāo)要求,您認(rèn)為國產(chǎn)家電控制器廠商還有哪些方面的提升空間?
5.作為下游廠商,您對(duì)半導(dǎo)體器件廠商有何相應(yīng)的訴求或建議?
6.與家電控制器廠商交流中,產(chǎn)品的送樣時(shí)間要求更短。貴公司對(duì)此是如何應(yīng)對(duì)的?
7.談?wù)劶译娍刂破鞯默F(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢。
受訪嘉賓:
1.隨著家電智能化的趨勢越來越明顯,家電控制器對(duì)于MCU的性能有什么具體的要求?目前主流的家電控制器主要有哪些技術(shù)解決方案?
拓邦股份陳工:我覺得家電控制器單顆MCU的性能要求,要視家電的定位和類型、場景而定??赡転榱税殉杀緣合聛恚谀骋恍﹫鼍跋聲?huì)選用多顆低性能的芯片共同完成一件事情;但也可能選用一顆性能很高的芯片完成一站式的解決方案。例如智能馬桶、智能冰箱等智能家電類產(chǎn)品計(jì)算能力要求比較高,甚至可能會(huì)涉及與人交互或帶屏,帶系統(tǒng)等功能。
貝仕達(dá)克盧成登:目前多數(shù)家電控制器MCU帶射頻,帶功能整合。主流的家電控制器解決方案主要是近距離或遠(yuǎn)距離的無線聯(lián)網(wǎng)。
小華半導(dǎo)體梁少峰:家電智能化對(duì)MCU的通訊能力、感知能力、計(jì)算能力等性能提出了更高的要求。目前,主流的大小家電控制器主要有FOC變頻電機(jī)控制、觸摸按鍵控制、無線連接以及聲音控制等技術(shù)解決方案。
英唐科技李應(yīng)強(qiáng):一般來說,家電控制器MCU性能的穩(wěn)定性肯定第一。其次,功能齊全。第三,價(jià)格有競爭力,再者還要能買得到貨,供應(yīng)充足。
東芝黃文源:東芝利用長期積累的經(jīng)驗(yàn)和卓越的技術(shù),提供具有高質(zhì)量存儲(chǔ)器、高運(yùn)算速度和低功耗混合信號(hào)組成的通用和特定應(yīng)用的MCU(例如電機(jī)控制),以及適用于家用電器、醫(yī)療保健設(shè)備、加熱和冷卻系統(tǒng)以及工業(yè)設(shè)備等應(yīng)用的封裝的豐富外圍設(shè)備選項(xiàng)。東芝MCU系列之間可以共享軟件和電路板設(shè)計(jì),并且支持系統(tǒng)到位以促進(jìn)客戶產(chǎn)品和應(yīng)用程序的開發(fā),從而降低開發(fā)成本和縮短開發(fā)周期。
除了MCU以外,將復(fù)雜的電機(jī)控制集成于一塊電機(jī)驅(qū)動(dòng)IC中可以簡化電機(jī)控制的開發(fā)過程,以應(yīng)對(duì)家電市場不同層級(jí)的需求,各種不同應(yīng)用可以選擇各自更為合適的電機(jī)驅(qū)動(dòng)IC以優(yōu)化不同家電的電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng),此類需求也正在持續(xù)增長。
朗特智能崔蕩:目前家電控制器較多的方案是加Wi-Fi、藍(lán)牙或帶屏的功能,其他智能家電會(huì)增加語音功能或語音交互。
瑞德智能蔡工程師:對(duì)于智能家電,聯(lián)網(wǎng)軟件在線升級(jí)要好。現(xiàn)在家電控制器應(yīng)該都是Wi-Fi模塊做得多一點(diǎn)。如果智能家電的程序想要升級(jí),可以通過Wi-Fi,再升級(jí)到主控芯片。
中微半導(dǎo)羅洪健:智能化和節(jié)能化將為家電MCU市場帶來新增長動(dòng)力。相較于傳統(tǒng)家電,智能家電融合物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù),對(duì)處理器芯片、傳感器芯片、通信連接芯片等芯片產(chǎn)品性能和數(shù)量需求迅速提升,未來空間大。速度快、高集成、低功耗并具備高安全性的產(chǎn)品會(huì)獲得更大的市場空間。
澎湃微雷江峰:隨著家電智能化的發(fā)展,人機(jī)交互功能需要不斷的加強(qiáng),傳統(tǒng)的LED、LCD顯示及觸摸按鍵等朝著支持更大顯示的TFT轉(zhuǎn)變,需要支持Wi-Fi,需要聯(lián)網(wǎng),需要在線及離線語音辨識(shí)功能等。目前主流的家電控制器廠商,主要支持的仍是傳統(tǒng)的MCU外加模塊等方式來解決,如增加Wi-Fi模塊、語音識(shí)別模塊等。由于智能化和聯(lián)網(wǎng)化的需求,鴻蒙系統(tǒng)應(yīng)用的到來,伴隨而來的將是控制MCU的產(chǎn)品性能大幅提升,8位單片機(jī)到32位單片機(jī)升級(jí)的時(shí)代將會(huì)接踵而至。
2.家電控制器對(duì)功率器件的性能提出了哪些具體的要求或挑戰(zhàn)?目前主流的家電控制器主要有哪些技術(shù)解決方案?
拓邦股份陳工:還是分場景來定。由于我們家電控制器做得更多是使用藍(lán)牙或者Wi-Fi等智能化場景,所以產(chǎn)品要求更多會(huì)考慮低功耗和連接穩(wěn)定性兩個(gè)方面。
貝仕達(dá)克盧成登:功率器件現(xiàn)在是功率密度跟以前不一樣。以前很多的插件,現(xiàn)在都朝小型化,貼片化發(fā)展。主流的家電控制器一般采用SMT貼片工藝,以前很多功率器件都是插片工藝。
瑞德智能蔡工程師:目前的趨勢主要往數(shù)量和空間精簡化方向走。不少功率器件越做越小,對(duì)空間的要求越來越高。
捷捷半導(dǎo)體何建新:結(jié)合于捷捷半導(dǎo)體,家電行業(yè)的功率器件主要還是超快恢復(fù)的二極管和MOS兩類。目前外延超快恢復(fù)的二極管主要以安世半導(dǎo)體和歐美一線品牌為主,國內(nèi)功率器件廠商這兩年也開始涉足,但是1000V以上的高壓器件,國內(nèi)廠家技術(shù)還不太成熟,正處于研發(fā)過程。
小家電可能會(huì)用到電流小的功率器件,對(duì)于捷捷半導(dǎo)體目前沒有太多,都是比較通用的,主要是針對(duì)大功率的高電壓功率器件,它還是有蠻大的市場。
東芝黃文源:雙碳目標(biāo)下,家用電器的能耗指標(biāo)不斷提高,這就要求功率器件的在功能及性能上做相應(yīng)的配合以降低家用電器的整體功耗。
從技術(shù)的角度來說,功率器件在家電產(chǎn)品中的應(yīng)用主要可以分為以下幾種類型:
1)電磁灶具中驅(qū)動(dòng)加熱用電磁線圈的分立 IGBT 元件或者智能功率模塊:
2)空調(diào)器,電冰箱,洗衣機(jī)中電機(jī)驅(qū)動(dòng)所需的 IGBT/MOSFET 或者智能功率模塊:
3)應(yīng)用于電風(fēng)扇,洗衣機(jī)中電機(jī)驅(qū)動(dòng)的三端雙向可控硅和交流開關(guān)產(chǎn)品。
這些功率器件的應(yīng)用,可以大大簡化產(chǎn)品電路結(jié)構(gòu),節(jié)省外圍器件數(shù)量,并提高產(chǎn)品性能及可靠性,安全性。近年來各大半導(dǎo)體廠商紛紛推出了家電產(chǎn)品用功率器件,這其中 IGBT 和 IPM 被廣泛認(rèn)可并應(yīng)用于各類家用電器產(chǎn)品中。
深愛半導(dǎo)體尹遜杰:智能化之后,家電對(duì)外圍的器件使用會(huì)越來越少。目前我們在小家電領(lǐng)域主要集中在電機(jī)驅(qū)動(dòng)方面,功率器件的通開關(guān)時(shí)間要求短,功耗要低。
3.家電控制器創(chuàng)新應(yīng)用體現(xiàn)在哪里?可否談?wù)勝F司未來技術(shù)主攻方向和相關(guān)布局?
和而泰姜西輝:目前家電控制器的創(chuàng)新應(yīng)用在物聯(lián)網(wǎng)方面比較多,特別是智能家居。
小華半導(dǎo)體梁少峰:家電控制器創(chuàng)新應(yīng)用主要體現(xiàn)在變頻控制、人機(jī)交互、互聯(lián)互通、多傳感器融合、自適應(yīng)學(xué)習(xí)等,這也是我司智能控制器未來的主攻和布局方向。
瑞德智能蔡工程師:目前,智能家居結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)的趨勢比較明顯,但應(yīng)用比例相對(duì)較少。
必易微胡燊剛:家電控制器創(chuàng)新應(yīng)用從其中的電源管理芯片角度來看,主要體現(xiàn)在更低的待機(jī)功耗,更高的集成度,更多的功能需求。為進(jìn)一步在家電領(lǐng)域做精做深,必易微深入電源管理芯片研發(fā),相繼布局了AC-DC,電機(jī)驅(qū)動(dòng),DC-DC等多條產(chǎn)品線,為家電控制器提供系統(tǒng)化的電源芯片解決方案。同時(shí),在芯片的高集成度,低待機(jī),無噪音等方面,必易微提供的創(chuàng)新產(chǎn)品,為客戶的方案升級(jí)提供了更好的選擇。
4.目前在國產(chǎn)替代方面,家電控制器MCU和功率器件滲透率大概是多少?MCU和功率器件要達(dá)到上述性能指標(biāo)要求,您認(rèn)為國產(chǎn)家電控制器廠商還有哪些方面的提升空間?
貝仕達(dá)克盧成登:家電控制器MCU和功率器件基本上都是國產(chǎn)的。跟國外相比,國產(chǎn)部分產(chǎn)品有一些差距。但是跟以前來提,差異還是小了很多,基本上還是能用,沒什么問題。功耗和效率方面可能還需要進(jìn)一步的提高,會(huì)比較好。
拓邦股份陳工:我們優(yōu)先會(huì)考慮國產(chǎn)芯片。第一是由于目前疫情,國外的交期不穩(wěn)定,而且有延長的趨勢。第二是國產(chǎn)芯片成本有優(yōu)勢。第三,國產(chǎn)的可靠性和穩(wěn)定性已經(jīng)跟上。在某些場景下,與傳統(tǒng)的TI、ADI芯片廠商相比,國產(chǎn)芯片的性能不落下風(fēng)。
英唐科技李應(yīng)強(qiáng):基本上90%的家電控制器MCU和功率器件都是用國產(chǎn)的。性能方面差不多了。特別是小家電類的要求也不是特別高,基本都可以代替。選擇供應(yīng)商資質(zhì)沒有很大要求,基本上能滿足性能,供貨能供得上,然后價(jià)格有優(yōu)勢,都可以。
朗特智能崔蕩:已經(jīng)達(dá)到80%-90%的家電控制器MCU和功率器件基本來自國產(chǎn)供應(yīng)商。跟國外廠商相比,國內(nèi)供應(yīng)商的MCU和功率器件關(guān)鍵還是品質(zhì)問題,可能一批產(chǎn)品中會(huì)有一部分產(chǎn)品會(huì)出現(xiàn)異常。
瑞德智能蔡工程師:我們公司近兩年選用國產(chǎn)的家電控制器MCU和功率器件應(yīng)該算是比較多了。跟國外的大廠相比,國產(chǎn)的家電控制器MCU和功率器件需要提升的,一個(gè)是性能的穩(wěn)定性,還有一個(gè)是調(diào)試的便捷性。
5.作為下游廠商,您對(duì)半導(dǎo)體器件廠商有何相應(yīng)的訴求或建議?
貝仕達(dá)克盧成登:供應(yīng)方面還好,因?yàn)槲覀儾⒉皇侵苯痈译娍刂破髟瓘S交易,代理商會(huì)提供相關(guān)的背后服務(wù)。
瑞德智能蔡工程師:目前還行。家電控制器MCU和功率器件方面,樣品的送樣時(shí)間可能要快一點(diǎn)。時(shí)間就是金錢。
6.與家電控制器廠商交流中,產(chǎn)品的送樣時(shí)間要求更短。貴公司對(duì)此是如何應(yīng)對(duì)的?
小華半導(dǎo)體梁少峰:針對(duì)縮短產(chǎn)品的送樣時(shí)間方面,我司主要通過原廠樣片發(fā)送和指定線上渠道樣片發(fā)送相結(jié)合的方式,實(shí)現(xiàn)樣片的快速高效配送。
澎湃微雷江峰:隨著家電控制器廠商競爭白熱化,產(chǎn)品送樣的時(shí)間大幅縮減,澎湃微非常注重時(shí)效性。首先,在新產(chǎn)品推向市場部分,澎湃微具有非常高效的研發(fā)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì),可以快速的將客戶端的需求轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品并推向市場。其次在芯片及工具支持環(huán)節(jié),澎湃微具有成成熟的芯片量產(chǎn)測試及工具支持經(jīng)驗(yàn),現(xiàn)有的32位產(chǎn)品已經(jīng)經(jīng)過大批量的考驗(yàn)。再者在方案支持部分,澎湃微投入了大量的人力著力于電機(jī)方案開發(fā),現(xiàn)已完成方波及FOC算法的開發(fā),并已經(jīng)支持了相應(yīng)的客戶并取得量產(chǎn)。
7.談?wù)劶译娭悄芸刂破鞯默F(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢。
和而泰姜西輝:家電控制器未來可能會(huì)朝著芯片集成化或者使用通用模組方向發(fā)展。
貝仕達(dá)克盧成登:家電控制器肯定會(huì)越來越來越智能化,后面會(huì)爆發(fā)式增長。每個(gè)家庭80%的家電都會(huì)是智能的。
小華半導(dǎo)體梁少峰:從智能控制器的位數(shù)來看,目前國內(nèi)家電控制器的主流市場已經(jīng)從8/16bit MCU成功轉(zhuǎn)型為32bit MCU。未來的趨勢主要體現(xiàn)在變頻控制、人機(jī)交互、互聯(lián)互通、多傳感器融合、自適應(yīng)學(xué)習(xí)等方面的性能提升。
英唐科技李應(yīng)強(qiáng):就行業(yè)來說,智能家電的需求時(shí)間長久,不像數(shù)碼產(chǎn)品一樣更新?lián)Q代迅速。長遠(yuǎn)來講,家電控制器的需求巨大。因?yàn)槊總€(gè)家庭都需要智能家電,可能100年,甚至200年后還是淘汰不掉。
朗特智能崔蕩:我覺得目前油煙機(jī)有觸摸動(dòng)作感應(yīng)還可以。可能我們接觸得比較少,主要做咖啡機(jī),但也都用不到這些。
瑞德智能蔡工程師:我覺得一機(jī)多功能的智能家電應(yīng)該會(huì)好一點(diǎn)。它的控制器有多種功能呈現(xiàn),可以替代很多種家電設(shè)備,實(shí)現(xiàn)一臺(tái)多用。
捷捷半導(dǎo)體何建新:目前人們的生活水平越來越高,包括華為、小米等廠家都在搭建智能家居的系統(tǒng)平臺(tái),只是每一家采用的方案不同。作為半導(dǎo)體功率器件廠家,那也只是配合他們搭建。智能家居無非就是體驗(yàn)感,未來肯定是大趨勢。
時(shí)恒電子馮昌明:隨著智能化發(fā)展,家電控制器對(duì)電阻產(chǎn)品的安全性、測溫的一致性、可靠性等都有要求。電阻、電容也更趨向于小型化和貼片化。目前功率性組合的測溫元件都非常小,我們也在研發(fā)新的貼裝式的功率性熱敏電阻。
隨著社會(huì)進(jìn)步和科技發(fā)展,智能控制器肯定是市場發(fā)展的方向,并且隨著智能化的應(yīng)用,家電設(shè)備的更新?lián)Q代都會(huì)擴(kuò)大市場空間。
中微半導(dǎo)羅洪?。?/strong>家電的發(fā)展經(jīng)歷了從最初的簡單開關(guān)、通電工作,沒有智能化顯示,僅提供狀態(tài)標(biāo)志,到后來加入單片機(jī)、加入無線射頻產(chǎn)品,通過紅外、藍(lán)牙來實(shí)現(xiàn)短距離的無線控制,產(chǎn)品的功能和控制邏輯也變得更加的人性化和復(fù)雜;再到現(xiàn)在,家電產(chǎn)品通過APP實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制,人機(jī)界面也變得越來越豐富多彩。隨著物聯(lián)網(wǎng)的興起,更多家電能夠通過智能網(wǎng)關(guān),實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)控制、場景化控制。
結(jié)語
隨著家電智能化程度的提高,控制變得越發(fā)復(fù)雜,MCU性能被要求高集成,更高算力和更大內(nèi)存空間,以及低碳戰(zhàn)略要求更低的功耗等。同時(shí)家電控制器的MCU主流方案中更趨向于搭載自帶射頻、無線連接、語音交互等模塊或功能。家電的能耗指標(biāo)不斷提高,也使得功率器件的在功能及性能上也做出相應(yīng)的配合以降低家用電器的整體功耗。
采訪中發(fā)現(xiàn),得益于成本、性能等優(yōu)勢的日益明顯,應(yīng)用于家電領(lǐng)域的半導(dǎo)體器件基本實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)替代,為國內(nèi)的家電控制器廠商提供了穩(wěn)定的供應(yīng)基礎(chǔ)。伴隨智能家電的深入應(yīng)用以及家電設(shè)備的更新迭代,家電控制器的市場空間將被進(jìn)一步擴(kuò)大,那么所用到的半導(dǎo)體器件需求也會(huì)隨之增加。同時(shí)伴隨AIoT時(shí)代的到來,智能家電實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)控制、人機(jī)交互、智能感應(yīng)等發(fā)展趨勢也會(huì)變得越來越明顯,家電控制器應(yīng)用也會(huì)煥然一新。
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節(jié)能降耗政策下,家電控制器的半導(dǎo)體器件國產(chǎn)替代現(xiàn)狀如何?
詳談智能變頻家電控制器對(duì)半導(dǎo)體器件的供需現(xiàn)狀。
家電智能網(wǎng)聯(lián)化的趨勢越發(fā)明顯,而家電控制器目前面臨著哪些挑戰(zhàn)和創(chuàng)新?
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