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智能家电变频技术国替新方案(三)
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智能家电变频技术国替新方案(三)

2023-04-16 09:52:00 来源:半导体器件应用网 作者:半导体器件应用网 点击:17451

【哔哥哔特导读】节能降耗政策下,家电控制器的半导体器件国产替代现状如何?

编者按:

随着家用电器的更新升级与回收利用两大核心任务的执行,高效节能家电正蓬勃发展。站在高质量发展的关键时期,哔哥哔特联合多位行业专家,特别策划【家电行业深入“智能变频”三大趋势】共三篇文章,围绕目前节能降耗的大趋势下,变频技术的发展难点、痛点,以期给2023年家电行业一些启示或借鉴意义。此为系列文章第三篇《智能家电变频技术国替新方案》

根据2月24日国家发改委等9部门联合印发的《关于统筹节能降碳和回收利用 加快重点领域产品设备更新改造的指导意见》,到2025年,力求在空调、冰箱、洗衣机、电视机、热水器、吸烟机、燃气灶等主要家电中能效达到节能水平(能效2级)及以上的占比较2021年提高10个百分点,实现年节能能源约1500万吨标准煤,年减排二氧化碳约2900万吨。

随着家用电器的更新升级与回收利用两大核心任务的执行,未来高效节能家电产品设备市场占有率将进一步提高,家电智能化和变频化的渗透率大大提升。本期《智能控制器》栏目围绕目前节能降耗政策对家电控制器内半导体器件的性能需求变化、器件需求供应情况以及家电智能变频化给半导体领域带来的市场空间等话题,邀请到家电控制器的整机专业工程师和行业资深人士共同参与,探讨节能降耗政策下家电控制器内半导体器件的需求变化。

对话问题导览:

1.随着节能减排政策的推动,智能变频家电控制器对MCU、功率器件等半导体器件出现了哪些性能需求?

2.环保节能的政策下,您认为可从哪些方面提升器件的低功耗、可靠性、高集成等性能?

3.我们目前家电控制器所使用的半导体器件,国产替代情况怎么样?

4.贵公司目前在家电控制器中的方案替代进展如何?有何典型的应用方案?

5.目前使用一些国产器件的时候,有没有出现比较明显的问题?跟国外器件相比之下,您觉得差距在哪里?

6.对于国内半导体厂商,您有哪些比较好的创新方向或者建议之类的?

对话嘉宾:

智能家电变频技术国替新方案

1.随着节能减排政策的推动,家电智能化及变频化渗透率逐步提升,那么家电控制器对MCU、功率器件等半导体器件出现了哪些性能需求?

拓邦股份王文:肯定会有。方案不一样,对应的器件要求也不同。但一般要求芯片具有更高速度、更高算力等等。相比之前,这些数据高出很多。功率器件要响应速度快,高频率的情况下才能工作,有其他阻抗就会产生摩擦。

瑞德智能王邢军:我主要是做普通、常规的家电,变频家电涉及少。目前还没有什么大的变化要求,主要是成本这块。

海尔集团周勇:需求变化主要是更加的集中式、更加智能化。性能要求肯定要更高可靠性和安全性。因为物联网的产品安全性要求要高一些。功率器件需求变化相对会小一点,满足一些基本的实验要求就可以。

智能家电变频技术国替新方案(三)

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2.环保节能的政策下,您认为可从哪些方面提升器件的低功耗、可靠性、高集成等性能?

航顺芯片郑增忠:在节能减排的政策下,确实对整机和器件的功耗都提出了更高的要求。我们在MCU设计的时候,不仅考虑到休眠待机功耗,还考虑芯片的正常运行功耗,并且在保证芯片能够正常稳定运行的情况下,做到功耗的最小化,从而降低系统整体平均功耗。在可靠性方面,如果客户碰到问题,我们不仅可以提供原厂的技术支持,还联合第三方实验帮助客户诊断问题,并提供整改方案。

灵动股份官兵:灵动股份去年发布了MM32L系列低功耗产品,深度停机小于1uA,关机模式低至100nA,在加大低功耗产品研发投入的同时,也组建完整的车规级芯片测试实验室,保证出厂的芯片得到更高性能要求测试。我们在提供高可靠性、稳定性的MCU同时,也提供对应的产品参考设计和算法程序,帮助客户尽快实现客户量产。

3.我们目前家电控制器所使用的半导体器件,国产替代情况怎么样?

拓邦股份王文:目前还是以国外为主,比如瑞萨、ST等国外大厂比较多一点。虽然我们也在慢慢切换到国内的士兰微和格力的功率模块,主要看一下成不成功。

海尔集团周勇:现在考虑的成本压力逐渐会多一些。反正在今天的国产半导体厂商梯队里,可能是有时候交货很满足,有时候价格上便宜。我们现在估计只有百分之二三十。

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4.贵公司目前在家电控制器中的方案替代进展如何?有何典型的应用方案?

航顺芯片郑增忠:在家电控制器方面,航顺芯片最近同时推出了两颗芯片。不仅可以替代市场上应用比较多的两家国外品牌的型号,做到硬件兼容仅需修改软件,而且在家电领域变频、触摸等控制都可以应用。

灵动股份官兵:目前灵动股份在空调内风机、空调外机三合一、冰箱压缩机、洗衣机变频驱动等产品都有行业龙头企业进入量产;特别在家用空调应用,我们有针对空调内机的二合一方案和空调外机的三合一解决方案。

士兰微何原明:经过多年的努力,士兰微针对大部分的变频家电都能提供成套完整的解决方案,包括MCU软硬件方案和功率器件。我们当前的空调方案在室外机方案上实现了“高频PFC+单电解电容+室外压机”的控制,同时室内方案实现了主控芯片国产化替代以和板载风机方案降本;这套方案去年出货约100多万套;洗衣机方案也出货了约50万套;其余的冰箱、厨电等方案也已经在客户端完成量产。

领芯微卢权胜:目前在家电控制器中,我们的方案替代进展迅速,典型的应用方案有高速吹风筒、落地扇、吸尘器等。方案功能设计完善,高性能的控制算法使得电机调试参数简单,可灵活地匹配不同电机运转,包含各项有效及时的保护功能,且成本低。

兆易创新徐杰:我们联合家电方案商和客户共同推出了一系列的家电解决方案,基于GD32 MCU的家电应用已经在变频空调、变频冰箱、变频洗衣机、变频洗碗机等各类终端上落地商用。

5.目前使用一些国产器件的时候,有没有出现比较明显的问题?跟国外器件相比之下,您觉得差距在哪里?

拓邦股份王文:国内的芯片有时候还不成熟,大家都不怎么敢用,担心出现问题。技术和工艺上估计还要一段时间,才能达到国外大厂的水平。跟国外相比,我们国产厂商还在替代。目前国内具体研发得还比较少,主要是买别的方案,然后封装而已。

瑞德智能王邢军:这个还好。因为我们基本上使用常用的器件就可以了。采购方去沟通好,然后确认,我们再把不合适的器件剔除出去就可以了。

海尔集团周勇:差距还是在可靠性上。一个进口的东西可能用很多年,但是国产还达不到那个水平。

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6.对于国内半导体厂商,您有哪些比较好的创新方向或者建议之类的?

拓邦股份王文:这可能要跑到市场上看需求才好。其实就是要减少不必要的,比如针对某种量大的产品,可以进行定制专用是不是更好?价格上是不是会更优惠?不是做所有公众都可以用的是不是不会浪费?是不是比这种情况更好一点?

当然这可能要杀出一条血路了,对智能家电市场应该比较熟,然后针对不同的产品有一些专门的方案,不是说所有的产品都能应用上去,这可能会省一些资源,价格上会有优势,性价比可以更高。

结语:

在节能降耗的政策实施下,集成化、小型化及模块化成为家电控制器的主要发展方向。单从半导体器件来说,MCU要求更高精度和运算速度等,功率器件则要求更快相应速度和更高功率等。整体器件的低功耗、可靠性、稳定性和性价比等优势都被日益凸显。

受国际形势影响,国产替代的浪潮已经席卷到各大应用领域。相对来说,家电领域的国产渗透率高于工业控制和汽车电子领域。随着国产器件的性能不断优化,家电控制器厂商也更愿意接受并使用国产半导体器件,但要实现完全的渗透仍需在可靠性和稳定性方面比肩甚至超越国外大厂。

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