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作者：暢秋
如今的中國家用電器市場，完全被國產(chǎn)品牌占據(jù)，日韓和歐洲品牌在中國大陸的市場占有率已經(jīng)少得可憐，據(jù)統(tǒng)計，中國三大白色家電（冰箱，空調(diào)，洗衣機）年產(chǎn)能超3億臺，全球占比約70%。然而，家電中用到的各種芯片，及其采用的技術、產(chǎn)品來源等情況與家電終端產(chǎn)品相比，則要復雜得多。
目前，應用于空調(diào)、冰箱、洗衣機、抽油煙機、洗碗機等家電的芯片和模塊主要有四類，分別是：微控制器（MCU），功率器件（IPM、IGBT、MOSFET等）和電源管理IC，通信IC和模塊，傳感器。
隨著智能化水平的提升，白色家電中使用芯片的量和價值也在上漲，目前已超過單機價值量的15%，且這一比例還在增長。
在常規(guī)家電設備中，MCU和IPM（智能功率模塊）是應用最廣泛的，前者主要用在智能家電，如吸塵器、洗衣機的智能控制、變頻應用場景中，后者主要用于家電的功率管理，IPM的需求主要集中在空調(diào)和洗衣機當中，兩者占比超過95%。
白色家電，特別是冰箱，在朝著變頻化方向發(fā)展，與以前機械式產(chǎn)品相比，需要用到更多MCU，很多冰箱現(xiàn)在都有顯示面板，需要多一個顯示和觸控MCU，變頻板也要多一個變頻MCU，主控板還需要相應的主控MCU，另外，溫濕度控制也需要不同的MCU。
與此同時，空調(diào)和洗衣機也在朝著變頻化方向加速，2023年，空調(diào)變頻化普及率有望超過70%，洗衣機的變頻化普及率也將達到近50%，這些對MCU和功率器件的需求量會進一步上漲。
隨著家電用MCU向32位轉(zhuǎn)變，集成化趨勢越來越明顯，因此，結構升級帶來的單位產(chǎn)品附加值顯著提升，這就為相應芯片供應商帶來了更多商機和利潤，為眾多廠商提供了開發(fā)新技術的動力。
變頻化的發(fā)展趨勢非常有利于IPM，空調(diào)風機的變頻比例快速上升，對應的小功率IPM需求迎來了快速增長，變頻洗衣機銷量上漲也提升了市場對IPM的需求量。變頻家電需要2-3個IPM模塊，這可以將家電中芯片的價值量提升約70%，此外，隨著智能化不斷升級，高檔冰箱將使用5組或更多IPM，空調(diào)、洗衣機、洗碗機等通常使用2-3組IPM，使用1-8個電源管理IC。
目前，冰箱冷柜、小家電等主要以IGBT分立器件實現(xiàn)變頻或加熱，未來，IPM體積會進一步減小，性能越來越高，能耗和價格降低，向高電壓、大電流和高集成度模組方向演進，IPM模塊的應用占比將持續(xù)提升，在冰箱冷柜應用中，IPM未來還有幾十倍的增長空間。
?01國際大廠占主導地位
目前，無論是MCU，還是IPM，特別中高端產(chǎn)品，大部分市場還是被國外芯片大廠把持著。
MCU方面，日本、德國和美國企業(yè)的份額最多，前四大芯片供應商占據(jù)著76%以上的市場份額，它們是瑞薩電子、英飛凌、德州儀器（TI）和意法半導體（ST），此外，Microchip、恩智浦（NXP）和東芝處在第二梯隊。
空調(diào)MCU市占率排名前三的廠商分別為Renesas、英飛凌（收購了MCU廠商Cypress）和 TI，三家市占率合計85%左右；冰箱MCU市占率排名前三的廠商是英飛凌、Renesas和 Eastsoft（東軟載波），三家市占率合計58.1%左右；洗衣機MCU市占率排名前三的廠商是英飛凌、Renesas和Sinowealth，三家市占率合計67.3%左右。
IPM更是中國本土芯片和模塊供應鏈的軟肋，家電設備中，排名前三的IPM供應商為三菱電機半導體、英飛凌和三墾電氣，這三家市占率合計在60%以上。
?02國產(chǎn)化進程
面對巨大的家電市場，以及高端化發(fā)展趨勢，為了抓住更多商機，中國本土相關芯片企業(yè)也在加緊研發(fā)進程，爭取能從國際大廠手中奪得更多的中高端芯片市場份額。
以MCU為例，最近3年，國內(nèi)相關企業(yè)和芯片產(chǎn)品發(fā)展很快，主要得益于幾家重點芯片企業(yè)前幾年的鋪墊、驗證，使得近3年，特別是2021年，迎來了出貨量的爆發(fā)。不過，在2022年，受技術壁壘、價格問題和供需關系變化等因素影響，導致國內(nèi)一些廠商的MCU國產(chǎn)化進程有所放緩。
目前，中國本土家電MCU廠商，如中穎電子、比亞迪半導體、格力零邊界、美仁半導體等的產(chǎn)品市占率正在穩(wěn)步增長，目前占比超過15%。
IPM方面，中國本土產(chǎn)品也保持著良好的發(fā)展勢頭，特別是在2022年，全球功率器件整體供不應求，家電用IPM同樣如此，這一年，國內(nèi)IPM產(chǎn)能釋放，極大地緩解了國際大廠產(chǎn)能不足的困擾。本土企業(yè)，如士蘭微、斯達半導體、格力新元、美墾半導體等的IPM產(chǎn)品市占率達到10%左右。
除了以上提到的本土芯片企業(yè)，多個家電設備企業(yè)也在研發(fā)符合自家產(chǎn)品定位的芯片，以求通過量身定制進一步優(yōu)化性能和能效，同時掌控關鍵零部件供應鏈話語權。
據(jù)不完全統(tǒng)計，格力、美的、格蘭仕、海信、創(chuàng)維、海爾、康佳、TCL、長虹等家電品牌都已經(jīng)成立了芯片設計部門，或通過投資初創(chuàng)芯片公司的方式，開發(fā)家電芯片。
最具代表性的就是格力、美的、海爾和海信。
格力于2015年成立了微電子所和功率半導體所，2017年成立了微電子部門，開始自研芯片。2018年8月，格力投入10億元成立珠海零邊界集成電路有限公司，專注設計以空調(diào)為主的家電MCU、AIoT SoC和功率器件，同年，格力還投入30億元，幫助聞泰科技收購荷蘭功率器件龍頭安世半導體。
美的集團于2018年成立了上海美仁半導體有限公司，開始自研芯片。美仁半導體主攻MCU、功率器件、電源管理IC和IoT芯片。
2019年，美的與阿里云合作推出適配AliOS
Things的定制芯片，還與三安光電合作成立了第三代半導體聯(lián)合實驗室，研發(fā)GaN和SiC功率器件。
美的特別看重IPM的研發(fā)，2004年就與當時的國際整流器公司（已經(jīng)被英飛凌收購了）、德州儀器和日本三洋等成立了變頻芯片聯(lián)合研發(fā)實驗室，2014年在重慶建設IPM工廠，并在2019年實現(xiàn)IPM模塊量產(chǎn)。2021年初，該重慶IPM廠更名為美墾半導體技術有限公司。
相對于格力和美的，海爾和海信在芯片領域的布局更早。
2000年，海爾就成立了北京海爾集成電路設計有限公司、上海海爾集成電路有限公司，前者于2001年成功研發(fā)出數(shù)字電視MPEG-II解碼芯片“愛國者I號”，后者在2005年宣布量產(chǎn)首顆MCU芯片，該公司后來被東軟載波收購。
2017和2019年，海爾旗下的優(yōu)家智能科技有限公司聯(lián)合瑞昱（Realtek）推出U+物聯(lián)云解決方案U+云芯和云芯Ⅱ代HR3010。
海信于2005年注資5億元成立了青島海信信芯科技有限公司，同年研制出數(shù)字視頻處理芯片“信芯HiView”VPE1X，使同類進口芯片價格從每顆13美元下降到5美元。2017年，海信收購日本東芝電視，整合其畫質(zhì)芯片設計團隊。2019年6月將芯片部門海信信芯和上海宏祐公司整合成立青島信芯微電子公司。發(fā)展至今，其畫質(zhì)處理芯片已經(jīng)迭代4次。
其它幾家家電企業(yè)也先后研發(fā)出了適于自家產(chǎn)品應用的芯片，這里就不一一詳述了。
2022年，在白色家電MCU需求中，空調(diào)的需求量為4.3026億個，洗衣機為1.5314億個，冰箱冰柜為1.087億個。雖然疫情給家電行業(yè)帶來了一些影響，但整體來看并不嚴重。
盡管家電市場對MCU的需求量很大，但國內(nèi)家電廠商多年來依賴于進口MCU芯片，主要來自日本（38.2%）和德國（25.1%）。2016年，空調(diào)、冰箱、洗衣機三大白電的芯片國產(chǎn)化率不到2%，近幾年，隨著國產(chǎn)MCU廠商的快速發(fā)展，技術和產(chǎn)品趨于成熟，家電MCU國產(chǎn)替代進程加速，2019年國產(chǎn)MCU僅占比11.1%，2020年上升到12%，2021年，國產(chǎn)MCU占比迅速增加，達到17.4%，據(jù)不完全統(tǒng)計，2022年占比約22%，預計2023年將達到27.2%。
2021年，家電國產(chǎn)IPM的全球市場份額約14.7%，這個成績雖然還不錯，但遠低于日本的71.3%，還有很大的成長空間。
?03中國本土家電芯片的問題
近些年，經(jīng)過國內(nèi)廠商的不懈努力，中國本土家電芯片取得了長足的進步，國產(chǎn)化率也有所提升，但與進口的國際大廠產(chǎn)品相比，仍有差距。
首先，雖然國產(chǎn)家電芯片沒有明顯的技術短板，但實際應用規(guī)模不夠大，使用時間不夠長，因此，國產(chǎn)家電芯片穩(wěn)定性、可靠性和一致性缺乏足夠多實時監(jiān)測數(shù)據(jù)的支撐，而家電廠商非常注重芯片的可靠性。這樣，沒有充分的市場數(shù)據(jù)證明自己可以做得和進口芯片一樣，甚至更好，家電廠商就難以放心進行大批量采購，很少被使用，就更難拿到需要的數(shù)據(jù)，從而形成惡性循環(huán)。
其次，國產(chǎn)家電芯片生態(tài)系統(tǒng)不夠健全，兼容性不如國際大廠產(chǎn)品。家電廠商如果變更家電芯片，需要投入大量的研發(fā)資源，一旦國產(chǎn)家電芯片不能滿足家電廠商現(xiàn)有平臺的要求，不能兼容現(xiàn)有軟件，就會增加成本，降低效率，這是家電企業(yè)最不愿意看到的。因此，要想讓家電企業(yè)放心使用國產(chǎn)芯片，必須構建起成熟、健全、穩(wěn)定，兼容性好的生態(tài)系統(tǒng)。
再有，中國家電企業(yè)自研芯片也存在一定問題，那就是多為中低端產(chǎn)品，高端芯片仍受制于人。
無論是意法半導體、德州儀器等國際大廠，還是中國本土芯片龍頭企業(yè)，在芯片研發(fā)方面，都比跨界的家電企業(yè)具備先天優(yōu)勢，特別是在性價比方面。
一方面，隨著消費者對家電節(jié)能、智能、互聯(lián)的需求提升，芯片的功能需求隨之變化，而家電企業(yè)的靈活性和產(chǎn)品迭代速度有限；另一方面，家電企業(yè)在芯片技術上的專業(yè)程度和聚焦程度，很難快速趕上芯片廠商。家電企業(yè)需要不斷加大研發(fā)投入，才能彌補這些不足，然而，從近幾年研發(fā)投入的增長情況來看，家電企業(yè)在芯片研發(fā)上的投入，與它們想要實現(xiàn)的愿望和效果之間，仍有很大差距，對于很多家電企業(yè)來說，這似乎成了一個“無底洞”，有點兒不堪重負了。這就大大降低了它們自研芯片的性價比，而且，越是高端芯片，需要投入的資金量越大，當投入不足時，這些家電企業(yè)只能使用自研的中低端芯片，中高端的依然要依賴外購。
?04未來發(fā)展趨勢
未來，家電業(yè)會朝著高能效、智能化、網(wǎng)絡化方向發(fā)展，家電設備對于更高端芯片的需求也對國產(chǎn)芯片提出了新的挑戰(zhàn)。從芯片的角度來看，智能化意味著需要更多的芯片，需要更大的存儲空間，對傳感器、更高算力、更智能的處理器，以及可實現(xiàn)智能節(jié)能的功率和電源管理芯片，還有多設備互聯(lián)所需的通信芯片，都提出了更多、更高的要求。同時，軟件會更復雜。
家電變頻技術普及還有很大空間。空調(diào)、冰箱的變頻化走得最快，掃地機器人、蒸汽拖把、吸塵器等電機型家電產(chǎn)品的變頻化也是趨勢。另外，電熱型家電產(chǎn)品，如果用IGBT模組，也可實現(xiàn)變頻化。這些會促使IGBT/IPM的需求大幅增加。
另外，隨著智能化進一步發(fā)展，家電的“學習能力”會逐漸凸顯出來，隨著相關芯片成本下降，用于智能家電的神經(jīng)網(wǎng)絡芯片NPU也會普及開來，同時，用于隱私安全保護和相關數(shù)據(jù)處理的智能芯片也會在家電領域有廣闊的發(fā)展空間。
下載ECAD模型
