家電芯片市場及國產(chǎn)化進程

似乎自從國內(nèi)各行各業(yè)在追求芯片國產(chǎn)化以來，下游整機廠、終端廠的一個普遍擔(dān)憂都在于***究竟好不好用，產(chǎn)品交到消費用戶手里會不會出什么問題。在最近美的工業(yè)技術(shù)旗下美仁芯片，與產(chǎn)業(yè)在線主辦的產(chǎn)業(yè)研討會上，美仁半導(dǎo)體副總經(jīng)理封為時博士多次談到，市場反饋的失效率“是判斷芯片是不是高品質(zhì)的金指標(biāo)”。

可靠性、可信、可度量原本就是實現(xiàn)芯片國產(chǎn)替代的先決條件。TCL空調(diào)研發(fā)中心總經(jīng)理熊軍也說，從應(yīng)用端的角度來看，高品質(zhì)與否的“第一點是可靠性”，以及“驗證可靠性的數(shù)量，這個數(shù)量能不能支撐其可靠性”?！叭绻覀兡貌怀鲞@個數(shù)據(jù)，那么終端廠商就不敢大批量采用，這是我們碰到最大的瓶頸?！狈鉃闀r說，“缺少市場數(shù)據(jù)，我認(rèn)為是最大的瓶頸?！?/p>

所以在芯片國產(chǎn)化的發(fā)展之路上，我們看到一個有趣的思路：一些能力和儲備相對比較出色的終端企業(yè)開始自研芯片，并首先應(yīng)用于自家終端產(chǎn)品——基于自家產(chǎn)品的先驗基礎(chǔ)，在獲得市場信任之后，再將產(chǎn)品導(dǎo)入三方。

這類思路發(fā)展中比較具有代表性的，在汽車領(lǐng)域就是比亞迪——尤其是其IGBT器件;在家電市場有代表性的大約就是美的了。封為時介紹說，美仁半導(dǎo)體2020年推出首款主控MCU，“在包括抗靜電、快速瞬變脈沖群抗干擾等等各種各樣的測試下，我們都自認(rèn)為可以和進口芯片比肩?！?/p>

“但實際上這些數(shù)據(jù)拿去給客戶，客戶還是會有疑慮。我們積極配合客戶做各種測試，各類嚴(yán)苛的可靠性測試、板級測試、整機測試、長運測試，加上長達(dá)一年的試產(chǎn)試銷，我們以優(yōu)于進口芯片的市場失效率來贏得客戶的信心和訂單。”封為時表示，“我們的首顆主控芯片出貨已經(jīng)1000萬顆，市場反饋失效率是0.9個PPM。”“另外一些指標(biāo)，比如時鐘精度、溫飄等都優(yōu)于進口芯片?！?/p>

“2022年，我們啟動了(美的)集團之外的推廣工作，給多家外部客戶送樣、陸續(xù)進入量產(chǎn)?！倍鴮γ廊市酒a(chǎn)品及市場行為的理解，也有助于我們對當(dāng)今家電芯片的國產(chǎn)化進程有個相對系統(tǒng)的觀覽。

家電芯片市場及國產(chǎn)化進程

傳統(tǒng)市場的數(shù)字化、電子化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化，都是半導(dǎo)體在這些傳統(tǒng)設(shè)備中占據(jù)一席之地的根本原因，汽車、家電都不例外。中國家電研究院副院長曲宗峰在研討會上說，這“對芯片的需求，從量到質(zhì)，都有很大提升”。

包括感知層，傳感器的使用;決策層，“隨智能化功能增加、設(shè)備自主性的增強，決策能力也越來越高，主控芯片算力要求越來越高”;執(zhí)行層，“對于空調(diào)、冰箱，甚至很多小家電，變頻成為主流，IGBT/IPM的需求都會大幅增加”;另外再加上智能化的“學(xué)習(xí)能力”需求，“不排除隨著芯片成本下行，智能家電本地支持一些神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的NPU芯片，還有涉及安全、隱私計算的數(shù)據(jù)在本地完成”。

這些都是芯片在家電中越來越重要、市場價值越來越高的原因。我們首先來看看目前主要白電的MCU市場發(fā)展情況——對于MCU的市場探究，基本也可窺見家電終端及MCU周邊芯片與模塊的發(fā)展情況。

需明確的是，白色家電與我們?nèi)粘ｊP(guān)注的不少數(shù)碼產(chǎn)品市場不同，像冰箱、洗衣機這類產(chǎn)品近些年已經(jīng)發(fā)展到相對的成熟階段，也就不再有明確的市場周期性波動特點。理論上，家電芯片受到這波半導(dǎo)體行業(yè)下行的影響會相對較小。

但實際情況是，經(jīng)濟大環(huán)境不確定性，以及疫情等變量因素，也確實對家電及上游的芯片市場造成了負(fù)面影響。“但影響沒有那么嚴(yán)重。”產(chǎn)業(yè)在線家電事業(yè)部副經(jīng)理索曉芳說，“而且現(xiàn)在家電產(chǎn)品還在不斷升級。”

“比如冰箱在向高端化、變頻化方向發(fā)展，相對以前機械式產(chǎn)品多出了不少MCU需求;很多冰箱現(xiàn)在都有顯示板，顯示板要多一顆顯示和觸控MCU，變頻板也要多一顆變頻MCU，主控板就需要主控MCU——這些還不包括一些溫濕度芯片。”

從產(chǎn)業(yè)在線呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)來看，國內(nèi)市場家電的MCU需求量從2017年的5.7億顆增長到今年的超過7億顆?！半S著MCU向32位的轉(zhuǎn)變，集成化趨勢越來越明顯。所以數(shù)量的增長沒有大家想象得那么快，但結(jié)構(gòu)升級帶來得單位產(chǎn)品附加值提升很顯著?！?/p>

而在變頻化方向上，上面這張圖比較的是2018年與2022年，冰洗空三大類白電不同形態(tài)產(chǎn)品的變頻結(jié)構(gòu)采用比例。雖說不同產(chǎn)品之間得差別較大，如冷柜的變頻結(jié)構(gòu)采用率還相對較低。但索曉芳說：“市場上新推的冷柜產(chǎn)品大多都有MCU，甚至IPM的需求?！薄皩τ诮当拘枨筝^為強烈的冰箱、冷柜這些應(yīng)用，IPM的需求量未來還會有幾十倍的成長空間。”

產(chǎn)業(yè)在線預(yù)測2023年三大白電產(chǎn)品總銷量2.9億臺，同比下滑1%左右。2022雖說基數(shù)仍在下滑，但相比2022年的情況已好轉(zhuǎn)不少。與此同時，白電產(chǎn)品變頻化趨勢還在加速，明年空調(diào)變頻化率將超過70%、洗衣機達(dá)到將近50%。有理由相信，這一市場的半導(dǎo)體產(chǎn)品需求量總體會有上漲。

這是國內(nèi)白電市場的基本呈現(xiàn)，以及家電芯片數(shù)量需求增多的客觀市場現(xiàn)狀。隨國內(nèi)市場對家電芯片國產(chǎn)化的需求涌現(xiàn)，家電芯片的國產(chǎn)化率是我們在探討大方向時的另一個重要議題。

曲宗峰說：“大概2016年的時候，三大白電的芯片國產(chǎn)化率其實還不到2%。尤其高端芯片模塊化幾乎全部依賴進口?！?/p>

“好在這幾年我們看到國產(chǎn)化率在不斷提高，2021年達(dá)到了17%，2022年產(chǎn)業(yè)在線的數(shù)據(jù)是能達(dá)到22%?？梢哉f是非常大的提升，但是仍舊不足1/4?！边@里的國產(chǎn)化率是指MCU。產(chǎn)業(yè)在線給出家電國產(chǎn)MCU比例數(shù)據(jù)如下：

“今年國內(nèi)一些芯片廠商受到技術(shù)壁壘和價格問題的影響，加上很多新進企業(yè)也受到需求環(huán)境的困擾，今年的國產(chǎn)進程較去年會稍有放緩。”索曉芳說。不過整體趨勢仍是在穩(wěn)步增長中的。2021年家電MCU的市場份額占比中，中國占到全球市場的約17.4%——要知道2020年這一值還只有12%。目前市場份額前前二的國家分別是日本(38.2%)和德國(25.1%)。

而IPM(Intelligent Power Module)國產(chǎn)比例變化趨勢則如下圖：

IPM在家電市場的整體表現(xiàn)優(yōu)于MCU。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(yuǎn)低于日本的71.3%。

“未來產(chǎn)品高品質(zhì)、國產(chǎn)化替代還有很長的路要走?！彼鲿苑伎偨Y(jié)說，“但家電行業(yè)的新趨勢給半導(dǎo)體產(chǎn)品帶來了發(fā)展空間?！薄半m然家電行業(yè)這幾年的增長遭遇了壓力，但行業(yè)大盤沒有發(fā)生變化，基本盤比較穩(wěn)定?！?/p>

國產(chǎn)家電芯片現(xiàn)在長這樣

美仁半導(dǎo)體就是在這樣的市場背景下，去嘗試做家電芯片的。這家公司自己確立的幾個戰(zhàn)略優(yōu)勢，也提到了文首提及的國產(chǎn)化替代的基本思路，包括其產(chǎn)品有著“穩(wěn)定的美的集團內(nèi)部市場”，在此基礎(chǔ)上“可拓展全球家電外部市場”。

美仁芯片供應(yīng)鏈管理部長孫希樂表示：“內(nèi)部市場方面，我們整合了美的集團每年60億的芯片需求，吸取了豐富的應(yīng)用經(jīng)驗;外部市場，在立足服務(wù)美的集團的基礎(chǔ)上，我們著眼全球家電市場，緊跟市場變化趨勢，保證了美仁公司在技術(shù)和商業(yè)上的持續(xù)健康發(fā)展?！?/p>

我們之前接觸美的集團比較多的，是其機器人與自動化事業(yè)部——比如庫卡;而美仁隸屬的工業(yè)技術(shù)事業(yè)群，是2021年由其機電事業(yè)群改名而來。從美的集團的財報來看，該事業(yè)群2021年研發(fā)投入超過10億元，研發(fā)人員還增加了400人。2022半年報顯示，工業(yè)技術(shù)事業(yè)群的半年收入121億元，同比增長13.26%。

我們比較關(guān)注的芯片業(yè)務(wù)，包括MCU、電源與功率芯片、IoT等大多在此業(yè)務(wù)群內(nèi)。據(jù)說美仁芯片過去兩年的芯片產(chǎn)品已經(jīng)應(yīng)用于“數(shù)千萬美的集團及其他同類家電客戶的產(chǎn)品中。這是接下來美仁要將芯片推往集團之外的基礎(chǔ)，應(yīng)當(dāng)是也是孫希樂談到的美仁芯片市場失效率僅為0.9 PPM的基礎(chǔ)。

其實從美仁給出的這張發(fā)展圖來看，這家公司的產(chǎn)品推廣速度還是相當(dāng)之快的。2019年MCU產(chǎn)品線啟動開發(fā)，次年就推出了主控和觸控MCU，同時應(yīng)用到了美的內(nèi)部的洗衣機、冰箱、廚熱事業(yè)部產(chǎn)品;2021年的芯片，包括IPM也觸達(dá)了美的家用空調(diào)、暖通事業(yè)部;今年就面向外部客戶了。

目前美仁已經(jīng)建立了MCU、功率、電源、IoT四大產(chǎn)品線。其中MCU細(xì)分為變頻、觸控、主控幾個不同的類別——比較令人意外的是，這個產(chǎn)品線下，車規(guī)級MCU已經(jīng)在規(guī)劃中，而且預(yù)計產(chǎn)品2024年就會上市銷售，不過考慮到集團之下的確也有汽車部件業(yè)務(wù)，庫卡即為其中之一，這條產(chǎn)品線的拓展也比較容易理解;IPM模塊產(chǎn)品有不同定位的產(chǎn)品布局;還有前文未曾提到的電源產(chǎn)品線，主要產(chǎn)品有ACDC、DCDC、穩(wěn)壓芯片;IoT產(chǎn)品線則囊括了WiFi、BLE5、安全芯片。

我們來看兩個芯片及模塊產(chǎn)品的具體例子。孫希樂在研討會上介紹的幾款MCU芯片，包括主控、觸控、變頻類別的大部分是基于Cortex-M0，而MR82F001/002系列是基于名為“M-Star”的內(nèi)核。

美仁沒有明確說M-Star是什么，網(wǎng)上也查不到對應(yīng)資料。不過基于介紹，這里的M-Star猜測應(yīng)該是安謀中國的星光系列核心IP(Star-MC1)，那就更有國產(chǎn)化意味了。這兩個系列MCU是雙電機驅(qū)動變頻芯片，具體參數(shù)和應(yīng)用場景如上圖。

這兩個系列的芯片“可以同時控制一路壓縮機、一路風(fēng)機和PFC，目前正在空調(diào)外設(shè)的導(dǎo)入過程中?！狈鉃闀r說。

而MRD7110S是一款三合一電機驅(qū)動模塊，集成了邏輯控制、驅(qū)動和功率芯片;主要應(yīng)用于帶霍爾傳感器的空調(diào)內(nèi)風(fēng)機和其他低功率的風(fēng)機應(yīng)用。孫希樂說這款產(chǎn)品“在性能方面不亞于知名日系品牌”——上圖右側(cè)表格中給出了一些關(guān)鍵數(shù)據(jù)，可做比較。

家電芯片國產(chǎn)化替代還缺什么

從美仁目前的成果來看，主要家電芯片的國產(chǎn)化已經(jīng)不是什么大問題。曲宗峰也說：“芯片做國產(chǎn)化替代，在家電領(lǐng)域不存在明顯的技術(shù)短板。在芯片功能的先進性上，我們也基本可以達(dá)到國外芯片的同等水平?！?/p>

而且這一兩年的市場環(huán)境似乎也正是家電芯片達(dá)成國產(chǎn)化替代的好機會。此前MCU缺芯潮期間，國際芯片巨頭為在有限的產(chǎn)能下確保利潤，將產(chǎn)能更多地讓渡于車規(guī)和工控芯片，國內(nèi)的家電產(chǎn)業(yè)能夠發(fā)展自身的產(chǎn)業(yè)鏈，國產(chǎn)化替代過程也達(dá)成了加速。

在客觀條件和環(huán)境都走向就緒的過程里，家電芯片持續(xù)提升國產(chǎn)化率的關(guān)鍵在哪里?從幾位發(fā)言人在研討會上的探討大致可以總結(jié)，最關(guān)鍵的仍然是市場失效率及其反映的可靠性問題。

“說到高品質(zhì)芯片，芯片功能、技術(shù)支持水平、供貨保障，這些都很重要?！狈鉃闀r說，“但我個人認(rèn)為芯片的可靠性是最重要因素。而市場失效率是判定一顆芯片是不是高品質(zhì)的金指標(biāo)。”所以美仁反復(fù)在提0.9PPM這個數(shù)字的重要性，因為實則從功能、性能的角度，像美仁這樣的芯片設(shè)計企業(yè)已經(jīng)有著較高的把控水平。

而在此基礎(chǔ)上，如文首提到的，除了像美的集團及美仁半導(dǎo)體這類發(fā)展思路，有機會達(dá)成芯片的大批量出貨和驗證，目前驗證國產(chǎn)家電芯片可靠性的“數(shù)量”和數(shù)據(jù)還不夠?！熬拖穹獠┱f的，從穩(wěn)定性、可靠性層面來看，我們的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)還不夠多?！鼻诜灞硎荆跋乱徊娇赡苓€需要國家政策引導(dǎo)，行業(yè)上下游協(xié)同，以及企業(yè)共同努力，來更大規(guī)模使用我們的產(chǎn)品，這樣才有機會在市場占比上有更大的突破?！?/p>

從終端側(cè)的角度來看，熊軍補充說：“有數(shù)量去支撐產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性、一致性是我們這些企業(yè)最關(guān)心的?！毙苘娊榻B說，TCL于2021年就嘗試旗下家電產(chǎn)品的國產(chǎn)化芯片替代，“今年則全部轉(zhuǎn)向了國產(chǎn)化，不僅是MCU，還有很多其他小型芯片，包括功率半導(dǎo)體。”

“2017-2019年，我們是大量應(yīng)用進口芯片的。其實對比一下故障率，目前***的故障率還是比較可觀的，甚至比一些進口芯片表現(xiàn)還更優(yōu)越一些，可以達(dá)到行業(yè)頭部品牌進口芯片的故障率等級。這一塊也給了我們比較多的信心?！?/p>

在以技術(shù)為競爭依托的芯片行業(yè)里，封為時最終提到：“***替代的浪潮終將過去。唯有持續(xù)的研發(fā)投入，向更高端的市場方向探索，從跟隨變?yōu)橹鲗?dǎo)，才能在激烈的市場環(huán)境下生存并發(fā)展壯大?！?/p>

未來的家電芯片還需要什么?

當(dāng)然其實從整個半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的角度來看，國產(chǎn)化問題并不止于此，比如說芯片制造能力;以及從產(chǎn)業(yè)更具體的角度，人才培養(yǎng)、成本競爭力、供應(yīng)保障與交期問題等。實則僅是“可靠性“這一個問題，就不只是芯片企業(yè)需要考量的——在面對更復(fù)雜的系統(tǒng)時，可靠性問題還會更為復(fù)雜…這些都是需要產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同的。

實則在家電市場，更進一步的芯片技術(shù)競爭中，家電設(shè)備對于更高端芯片的需求也對國產(chǎn)化芯片替代提出了新的挑戰(zhàn)。“未來家電會朝著高效能、智能化、網(wǎng)絡(luò)化這些方向去發(fā)展。”封為時說。

這其中的“智能化”可能會成為市場競爭的關(guān)鍵?！皬男酒慕嵌葋砜矗悄芑馕吨枰嗟男酒?軟件會更復(fù)雜，需要更大的存儲空間……這些都對未來家電行業(yè)芯片提出了更高的要求。”無論是更多的傳感器，更高算力、更智能的處理器，還是可達(dá)成智能節(jié)能的功率與電源芯片，乃至多設(shè)備互聯(lián)所需的通訊芯片。

熊軍提到一個有趣的數(shù)字：“智能空調(diào)普及率雖然在上升，但在線率還是比較低。但我們發(fā)現(xiàn)一些帶有智能感知的、交互體驗比較好的產(chǎn)品，比如語音交互，這類產(chǎn)品的在線率和活躍度就會非常高。我們統(tǒng)計語音空調(diào)在線活躍度是常規(guī)智能空調(diào)的10倍?！边@是智能化的價值體現(xiàn)實例。

再比如“空調(diào)使用過程，能夠根據(jù)負(fù)載情況、用戶習(xí)慣，越用越節(jié)能、越符合用戶使用習(xí)慣”。曲宗峰甚至提及家電在使用10年后，“節(jié)能效果就不大好了，我們通過OTA升級 - 比如烤箱烤制食物的熟度，能夠根據(jù)用戶使用習(xí)慣學(xué)習(xí)一些數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)在云端或邊緣訓(xùn)練完以后部署給芯片?！边@就是更進一步的AI智能化了，則在端側(cè)就要求推理AI芯片的存在。

除了智能化之外，“網(wǎng)絡(luò)化是智能化的加速器”。尤其全屋智能預(yù)期達(dá)成的智能化、無感或被動的家電自動化體驗，網(wǎng)聯(lián)更是其中的基礎(chǔ)，無論是空調(diào)、凈化器、加濕器、掃地機器人的互聯(lián)互通，還是可穿戴體感設(shè)備與家居設(shè)備的互聯(lián)互通。

還有個“高效能”用現(xiàn)在流行的話來說是綠色低碳。就芯片角度來看，功率與電源相關(guān)的，IPM以及變頻化本身在家電設(shè)備中的逐漸普及，都是這一趨勢的體現(xiàn);而智能控制/處理部分，如前所述，智能化是達(dá)成高能效的技術(shù)方向。所以智能化、網(wǎng)絡(luò)化、高能效三者本身又是相輔相成的。

實際上，這些發(fā)展方向可能還就在美仁半導(dǎo)體的產(chǎn)品規(guī)劃范圍內(nèi)。除了前文提到的MCU、無線連接IoT芯片以及IPM，封為時還提到：“從高主頻智能SoC/DSP，到智能顯示屏控制、智能感知、AI語音交互和網(wǎng)絡(luò)連接等，為后續(xù)更加智能的家電需求儲備技術(shù)。目前，相關(guān)方向已經(jīng)在調(diào)研和規(guī)劃中，在合適的需求下會擇時推出相關(guān)芯片?！?/p>

這樣的布局才真正有機會在未來的市場競爭中表現(xiàn)出優(yōu)勢?！霸诩译姰a(chǎn)品這種智能化升級換代的過程里，我覺得芯片會迎來新的挑戰(zhàn)和機遇?！狈鉃闀r說，“中國是世界上最大的消費市場之一。那么在終端廠商開始導(dǎo)入***的過程中，隨著數(shù)據(jù)的積累，以及芯片企業(yè)自身能力的提升，我相信***廠家會贏得更多的市場份額?！?/p>

審核編輯 ：李倩