智能家電變頻技術(shù)新趨勢（二）

詳談智能變頻家電控制器對半導(dǎo)體器件的供需現(xiàn)狀。

編者按：

隨著家用電器的更新升級與回收利用兩大核心任務(wù)的執(zhí)行，高效節(jié)能家電正蓬勃發(fā)展。站在高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，嗶哥嗶特聯(lián)合多位行業(yè)專家，特別策劃【家電行業(yè)深入“智能變頻”三大趨勢】共三篇文章，圍繞目前節(jié)能降耗的大趨勢下，變頻技術(shù)的發(fā)展難點(diǎn)、痛點(diǎn)，以期給2023年家電行業(yè)一些啟示或借鑒意義。此為系列文章第二篇《智能家電變頻技術(shù)新趨勢》。

隨著人們生活水平的提高，家電性能優(yōu)化升級，智能化+變頻化類的家電占比持續(xù)提高。其實(shí)相比以往的家電，智能變頻家電對其控制器內(nèi)使用的MCU和功率器件等核心半導(dǎo)體器件的要求越來越高，同時(shí)也要求上游器件供應(yīng)商的開發(fā)設(shè)計(jì)和生態(tài)建設(shè)漸趨完善。

為了適應(yīng)智能變頻家電控制器的器件應(yīng)用的需求變化以及了解當(dāng)前整機(jī)廠商和器件供應(yīng)商的供需關(guān)系，本期《智能控制器》對話欄目同時(shí)邀請到家電控制器整機(jī)廠商的專業(yè)技術(shù)人員和行業(yè)資深人員，共同了解當(dāng)前智能變頻家電控制器帶來的應(yīng)用變化，探索半導(dǎo)體器件的需求空間。

對話問題導(dǎo)覽：

1.實(shí)際應(yīng)用中，智能變頻家電控制器MCU的核心參數(shù)(如主頻、ADC精度等)要求需要達(dá)到多少?貴公司的開發(fā)生態(tài)如何?

2.目前智能變頻家電控制器中的功率器件需要多少?相比過去有增加嗎?是否有使用到氮化鎵材料?

3.跟上游器件供應(yīng)商合作時(shí)，有沒有遇到一些問題或者困擾之類的?

4.貴公司當(dāng)前的器件交貨情況怎么樣?如何保持穩(wěn)定的供貨周期?

5.與上游器件廠商配合時(shí)，您有沒有比較好的建議或者意見之類的可以給到供應(yīng)商?

6.您認(rèn)為家電控制器智能化和變頻化給半導(dǎo)體領(lǐng)域帶來了哪些空間?

對話嘉賓：

1.實(shí)際應(yīng)用中，智能變頻家電控制器MCU的核心參數(shù)(如主頻、ADC精度等)要求需要達(dá)到多少?貴公司的開發(fā)生態(tài)如何?

航順芯片鄭增忠：在變頻控制應(yīng)用領(lǐng)域，其實(shí)對MCU主頻、ADC等要求不是很高。目前32位ARM CM0、CM3內(nèi)核的MCU主頻基本都能達(dá)到72MHz或以上，12位ADC都是基本配置。變頻家電控制器對MCU的要求更多的是在芯片的穩(wěn)定性和可靠性。在智能變頻家電控制應(yīng)用，航順芯片不僅為客戶提供MCU控制器，還可以提供整套的方案。

靈動股份官兵：在智能化方面，家電控制器對MCU的資源需求需要IoT和在線升級，需要更高的主頻(大于48MHz)和更大的Flash(大于64K)。傳統(tǒng)的8位單片機(jī)沒辦法滿足需求，那32位MCU在性價(jià)比提升后，會是很好的選擇;在變頻電機(jī)方面，家電控制器對電控提出更高要求，需要更高速的ADC采樣，多路運(yùn)放和比較器的高度集成MCU。

芯片開發(fā)上，靈動股份得到ARM-KEIL，IAR官方支持，每個(gè)芯片系列都有對應(yīng)的開發(fā)板，我們還提供高壓和低壓的Motor-DK和常用的電機(jī)算法庫;樣機(jī)測試上，靈動股份有自己的編程下載器和自己的測試實(shí)驗(yàn)室，擁有30多名FAE做線上、線下技術(shù)支持等。

士蘭微何原明：當(dāng)前家電變頻控制主要的應(yīng)用包括空調(diào)、冰箱、洗衣機(jī)、油煙機(jī)等?？照{(diào)和洗衣機(jī)的變頻軟件是最復(fù)雜的，要求的算力也比較高，已經(jīng)需要100MHz主頻以上。士蘭微當(dāng)前主要的MCU家電產(chǎn)品是基于ARM內(nèi)核(包括M0、M3、M4)，未來還在計(jì)劃開發(fā)RISC-V的平臺。

領(lǐng)芯微盧權(quán)勝：目前來說，做FOC電機(jī)控制，需要至少在48M主頻以上，ADC采樣速率至少為1Msps，ADC精度至少為12位。領(lǐng)芯微致力于打造更高的主頻，更快的采樣速率，更高的精度。領(lǐng)芯微的主頻最高可達(dá)96M，AD采樣速率最高達(dá)1.5MSPS，ADC精度為12位。

兆易創(chuàng)新徐杰：以廣泛應(yīng)用于智能變頻家電市場的GD32F303系列主流型MCU為例，其最高主頻為120MHz，配備3個(gè)采樣率高達(dá)2.6M SPS的12位高速ADC，提供多達(dá)21個(gè)可復(fù)用通道，具有16位硬件過采樣濾波功能和分辨率可配置功能。

兆易創(chuàng)新打造了一個(gè)將產(chǎn)品、用戶與合作伙伴緊密結(jié)合又互利共生的開發(fā)生態(tài)系統(tǒng)，客戶可以選擇符合其自身需求的工具，構(gòu)建更適合自身發(fā)展的解決方案，實(shí)現(xiàn)自主可控需求的同時(shí)又有效降低研發(fā)成本。一方面，我們持續(xù)挖掘GD32系列產(chǎn)品的潛力，為開發(fā)者提供軟硬件開發(fā)套件以及各種自研方案和算法。另一方面，GD32聯(lián)合全球合作廠商，持續(xù)為用戶推出了更多集成開發(fā)環(huán)境IDE、開發(fā)套件EVB、圖形化界面GUI、安全組件、嵌入式AI、操作系統(tǒng)和云連接方案選擇。

值得一提的是，GD32F303/305/307和GD32F403系列MCU已取得了IEC 60730 B類功能安全認(rèn)證。我們可以提供IEC 60730安全自檢庫，支持家電產(chǎn)品設(shè)計(jì)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，助力客戶快速推出安全可靠的終端產(chǎn)品。

2.目前智能變頻家電控制器中的功率器件需要多少?相比過去有增加嗎?是否有使用到氮化鎵材料?

士蘭微何原明：一般情況下，單臺空調(diào)控制器需要3個(gè)IPM，1個(gè)IGBT，1個(gè)FRD;單臺冰箱控制器需要 1個(gè)IPM或6個(gè)IGBT;洗衣機(jī)控制器需要1個(gè)IPM。

隨著能效要求的變高，空調(diào)的變頻化比例已快速升高，功率器件總體用量比去年明顯增加。此外，烘干機(jī)、洗烘一體機(jī)上增加熱泵、風(fēng)機(jī)等新需求，使得功率器件數(shù)量也明顯增多。氮化鎵材料暫時(shí)沒有應(yīng)用。

3.跟上游器件供應(yīng)商合作時(shí)，有沒有遇到一些問題或者困擾之類的?

拓邦股份王文：供應(yīng)商就是芯片沒那么多，沒芯片就沒貨交，有時(shí)候就重新套板。如果隨即下訂單的話，估計(jì)半年都調(diào)不到。我們要根據(jù)客戶去年定下的計(jì)劃給供應(yīng)商，不然拿不到芯片。

瑞德智能王邢軍：基本上都沒問題。有問題的話，他們都會支持過來的。目前供貨也已經(jīng)恢復(fù)正常。

海爾集團(tuán)周勇：問題肯定有。做產(chǎn)品多了，肯定也會遇到問題，但基本上都能解決掉。平時(shí)遇到比較常見的問題主要是做實(shí)驗(yàn)時(shí)，會有一些干擾，穩(wěn)定性還不行。

4.貴公司當(dāng)前的器件交貨情況怎么樣?如何保持穩(wěn)定的供貨周期?

兆易創(chuàng)新徐杰：兆易創(chuàng)新GD32采用業(yè)界先進(jìn)的代工工藝制造，并采用多個(gè)認(rèn)證工廠及生產(chǎn)線同時(shí)供貨。在保證產(chǎn)品一致性和可靠性的前提下，GD32具備了靈活彈性的充足產(chǎn)能與穩(wěn)定供貨保障。在用戶提交準(zhǔn)確Forecast的情況下，標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的供貨周期為4-6周。

領(lǐng)芯微盧權(quán)勝：領(lǐng)芯微有穩(wěn)定的供應(yīng)鏈支持，目前交貨穩(wěn)定，交期在30-45天左右。

士蘭微何原明：目前基本供貨穩(wěn)定。

5.與上游器件廠商配合時(shí)，您有沒有比較好的建議或者意見之類的可以給到供應(yīng)商?

控制器工程師：其實(shí)我們在做選型的時(shí)候，一般來說是不希望選實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較差的芯片。因?yàn)樗粌H能增加板子結(jié)構(gòu)的變化，而且還能影響成本。但是其實(shí)我們也會同步給廠商去提供一些自己的改善意見，然后廠商有好的改善方法，也會給到我們進(jìn)行配合改善。

6.您認(rèn)為家電控制器智能化和變頻化給半導(dǎo)體領(lǐng)域帶來了哪些空間?

拓邦股份王文：如果國內(nèi)半導(dǎo)體廠商做好的話，國產(chǎn)化程度肯定會提高。因?yàn)楝F(xiàn)在好多廠家都在用國產(chǎn)化器件，只要看國內(nèi)的半導(dǎo)體器件做得成不成熟。國內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展肯定是有很大空間的。因?yàn)橹忻狸P(guān)系也不是很好，國內(nèi)經(jīng)常買不到芯片，被“卡脖子”。如果哪一天斷貨了，整家企業(yè)都顧不上貨，那就麻煩了。

海爾集團(tuán)周勇：還是跟去年差不多。主要是一些藍(lán)牙、網(wǎng)關(guān)等物聯(lián)網(wǎng)類芯片可能會影響多一點(diǎn)，其他芯片與傳統(tǒng)的差別不是很大。

結(jié)語：

整體來說，在智能變頻控制應(yīng)用的需求下，家電控制器內(nèi)的MCU主頻至少需要達(dá)到48MHz以及ADC采樣速率至少為1Msps，ADC精度至少為12位，并且集成多路運(yùn)放和比較器等。隨著能效要求提高，大功率應(yīng)用的白色家電功率器件用量有所增加，甚至可能會使用到氮化鎵材料。

在器件供應(yīng)關(guān)系上，家電控制器的半導(dǎo)體器件基本滿足供應(yīng)需求。整機(jī)廠商所遇到的技術(shù)應(yīng)用問題，上游器件供應(yīng)商也擁有較為完整的生態(tài)開發(fā)體系和技術(shù)服務(wù)體系，能提供較好的解決方案和配套服務(wù)。節(jié)能降耗是大勢所趨，家用電器的更新升級與回收利用勢在必行。隨著家電智能化和變頻化的滲透率逐漸提高，助力物聯(lián)網(wǎng)以及具備低功耗、可靠性和穩(wěn)定性等性能的MCU、功率器件、電源管理IC等半導(dǎo)體器件迎來廣闊的市場空間。特別是***，恰逢良好的替代時(shí)機(jī)。

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審核編輯黃宇