作者 | 长秋
来源|半导体行业视角
导读：家电芯片技术含量不断提高，中国本土产品仍在追赶路上。
如今的中国家电市场完全由国产品牌占据主导地位。 日本、韩国和欧洲品牌在中国大陆的市场份额很少。 据统计，我国三大白色家电（冰箱、空调、洗衣机）年产能超过3亿台。 台湾约占全球的70%。 但家电所使用的各种芯片、所采用的技术、产品来源都比家电终端产品复杂得多。
目前，空调、冰箱、洗衣机、抽油烟机、洗碗机等家电产品所使用的芯片和模块主要有四大类，即：微控制器（MCU）、功率器件（IPM、IGBT等）和功率器件。管理IC、通信IC和模块、传感器。
随着智能化水平的提高，白色家电所使用的芯片数量和价值也在不断上升。 目前占单机价值的15%以上，并且这一比例还在不断增长。
传统家电中，MCU和IPM（智能功率模块）应用最为广泛。 前者主要应用于智能家电的智能控制和变频应用场景，如吸尘器、洗衣机等，后者主要应用于家电的电源管理。 IPM的需求主要集中在空调和洗衣机，占比95%以上。
白色家电尤其是冰箱正在向变频方向发展。 与以往的机械产品相比，需要更多的MCU。 现在很多冰箱都有显示面板，这就需要多一台显示和触摸MCU。 变频板还需要多一个变频MCU，主控板也需要相应的主控MCU。 此外，温度和湿度控制也需要不同的MCU。
与此同时，空调、洗衣机也在加速向变频方向发展。 2023年，空调变频渗透率预计将超过70%，洗衣机变频渗透率也将达到近50%。 这些对MCU和功率器件的需求量将进一步增加。
随着家电MCU向32位发展，集成化趋势越来越明显。 因此，结构升级带来的单位产品附加值显着提升，给相应的芯片供应商带来了更多的商机和利润，也为很多厂商提供了研发新技术的动力。
变频的发展趋势非常有利于IPM。 空调风机变频比快速提升，相应的小功率IPM需求迎来快速增长。 变频洗衣机销量的增加也增加了IPM的市场需求。 变频家电需要2-3个IPM模块，可以使家电中的芯片价值提升70%左右。 此外，随着智能化的不断升级，高端冰箱将采用5套或以上IPM、空调、洗衣机、洗碗机。 通常使用2-3组IPM，并使用1-8个电源管理IC。
目前，冰箱、冰柜、小家电等主要采用IGBT分立器件来实现变频或加热。 未来IPM的尺寸将进一步缩小，性能将越来越高，能耗和价格将降低，趋势将向高电压、大电流和高集成模块方向发展。 随着集团方向的演进，IPM模块的应用比例将不断增加。 在冰箱和冰柜应用中，IPM未来仍有数十倍的增长空间。
国际厂商占据主导地位
目前，无论是MCU还是IPM，尤其是中高端产品，大部分市场仍被国外芯片厂商占据。
在MCU方面，日本、德国和美国公司所占份额最大。 前四大芯片供应商占据了76%以上的市场份额。 它们是瑞萨电子、英飞凌、德州仪器 (TI) 和意法半导体 (ST)。 ，此外，恩智浦（NXP）和东芝处于第二梯队。
空调MCU市场份额排名前三位的厂商分别为英飞凌、英飞凌（被收购的MCU厂商）和TI，合计市场份额约为85%； 冰箱MCU市场份额排名前三位的厂商分别为英飞凌、东软开利，三者合计市场份额约为58.1%； 洗衣机MCU市场份额排名前三位的厂商分别是英飞凌、中国移动，三者合计市场份额约为67.3%。
IPM是中国本土芯片及模组供应链的短板。 家电领域，排名前三的IPM供应商为三菱电机半导体、英飞凌和三垦电气，合计市场份额超过60%。
本地化流程
面对庞大的家电市场和高端发展趋势，为了抢占更多商机，中国本土相关芯片企业也在加紧研发进程，力争攻占更多中高端芯片市场国际主要制造商的股份。
以MCU为例，近三年国内相关企业及芯片产品发展迅速，主要得益于前几年几家重点芯片企业的铺垫和验证。 近三年来，尤其是2021年，我们迎来了货运量的爆发。 但2022年，由于技术壁垒、价格问题、供需变化等因素，国内部分厂商MCU国产化进程放缓。
目前，中国本土家电MCU厂商，如中盈电子、比亚迪半导体、格力零前沿、美人半导体等的市场份额正在稳步增长，目前占比已超过15%。
在IPM方面，中国国内产品也保持良好的发展势头。 尤其是2022年，全球功率器件整体供给超过需求，家电IPM同样如此。 今年国内IPM产能的释放，极大缓解了国际大厂产能不足的问题。 麻烦。 士兰微、思达半导体、格力鑫源、美肯半导体等本土企业IPM产品市场占有率已达到10%左右。
除了上面提到的本土芯片企业之外，不少家电设备企业也在研发符合自身产品定位的芯片，以期通过量身定制的产品进一步优化性能和能效，同时控制家电供应链的话语权。关键部件。
据不完全统计，格力、美的、格兰仕、海信、创维、海尔、康佳、TCL、长虹等家电品牌均设立了芯片设计部门，或通过投资初创芯片公司开发家电芯片。
最具代表性的是格力、美的、海尔、海信。
格力于2015年成立微电子研究院和功率半导体研究院，2017年成立微电子部，开始研发自有芯片。 2018年8月，格力投资10亿元成立珠海零界集成电路有限公司，专注于家电MCU、AIoT SoC以及以空调为主的功率器件的设计。 同年，格力还出资30亿元帮助闻泰科技收购功率器件龙头荷兰安世半导体。
美的集团于2018年成立上海美人半导体有限公司，开始研发自有芯片。 美人半导体专注于MCU、功率器件、电源管理IC和物联网芯片。
2019年，美的与阿里云合作推出适配AliOS的定制芯片，还与三安光电合作成立第三代半导体联合实验室，开发GaN和SiC功率器件。
美的非常重视IPM的研发。 2004年与当时的国际整流器公司（已被英飞凌收购）、德州仪器、日本三洋建立了变频芯片联合研发实验室。 2014年在重庆建设IPM工厂，2019年实现IPM模块量产。2021年初，重庆IPM工厂更名为美肯半导体科技有限公司。
与格力、美的相比，海尔、海信在芯片领域布局更早。
2000年，海尔成立北京海尔集成电路设计有限公司和上海海尔集成电路有限公司。前者于2001年成功研制数字电视MPEG-II解码芯片“爱国者一号”，后者宣布量产2005年，生产出第一颗MCU芯片，后被东软开利收购。
2017年和2019年，海尔旗下友嘉智能科技有限公司与（瑞昱）联手推出U+物联网云解决方案U+ Cloud Core和Cloud Core II。
海信于2005年投资5亿元成立青岛海信新芯科技有限公司，同年研发出数字视频处理芯片“新芯”VPE1X，将同类进口芯片的价格从13美元降至5美元。每个。 2017年，海信收购日本东芝电视，整合其画质芯片设计团队。 2019年6月，海信新芯芯片部门与上海宏友公司整合，成立青岛新芯微电子公司。 自研发以来，其图像质量处理芯片已经迭代了4次。
其他几家家电企业也开发出了适合自己产品应用的芯片，这里不再赘述。
2022年，白色家电MCU需求中，空调需求量为43026万台，洗衣机需求量为15314万台，冰箱冰柜需求量为10870万台。 疫情虽然对家电行业造成了一定影响，但总体并不严重。
尽管家电市场对MCU的需求巨大，但国内家电厂商多年来一直依赖进口MCU芯片，主要来自日本（38.2%）和德国（25.1%）。 2016年，空调、冰箱、洗衣机三大白色家电芯片国产化率不足2%。 近年来，随着国内MCU厂商的快速发展，技术和产品日趋成熟，家电MCU国产替代进程加快。 2019年国产MCU占比仅为11.1%，2020年上升至12%。2021年国产MCU占比快速提升，达到17.4%。 据不完全统计，2022年占比约22%，预计2023年将达到27.2%。
2021年，国产家电IPM全球市场份额约为14.7%。 这个成绩虽然还不错，但远低于日本的71.3%，还有很大的上升空间。
中国本土家电芯片存在问题
近年来，经过国内厂商的不懈努力，我国本土家电芯片取得了长足的进步，国产化率也随之提高。 但与国际主要厂商进口产品相比仍有差距。
首先，国产家电芯片虽然没有明显的技术短板，但实际应用规模还不够大，使用时间也不够长。 因此，国产家电芯片的稳定性、可靠性和一致性缺乏足够的实时监测数据的支持，家电厂商非常注重芯片的可靠性。 这样，在没有足够的市场数据证明自己可以做到与进口芯片相同甚至更好的情况下，家电厂商将很难放心地进行大批量采购。 由于很少使用，就更难获得所需的数据，从而形成恶性循环。
其次，国内家电芯片生态系统还不够健全，兼容性不如国际主要厂商的产品。 家电厂商如果换家电芯片，需要投入大量的研发资源。 一旦国产家电芯片无法满足家电厂商现有平台的要求、与现有软件不兼容，就会增加成本、降低效率。 这是家电企业最不愿意看到的。 到达的。 因此，家电企业要想放心使用国产芯片，就必须构建成熟、健全、稳定、兼容的生态系统。
此外，中国家电企业自主研发的芯片也存在一定问题，即大部分是中低端产品，而高端芯片仍然受制于人。
无论是意法半导体、德州仪器等国际大厂，还是中国领先的芯片企业，在芯片研发方面，尤其是性价比方面，都比跨境家电企业拥有先天优势。
一方面，随着消费者对家电节能、智能化、互联化需求的提高，芯片的功能需求也相应发生变化，而家电企业的灵活性和产品迭代速度有限； 另一方面，家电企业在芯片技术上并不专业。 由于芯片厂商的发展水平和专注程度，很难快速赶上。 家电企业需要继续加大研发投入来弥补这些短板。 但从近年来研发投入的增长情况来看，家电企业对芯片研发的投入与想要达到的愿望和效果还存在差距。 差距很大。 对于很多家电企业来说，这似乎成了一个“无底洞”，有些不知所措。 这大大降低了他们自研芯片的性价比。 而且，高端芯片越高，需要投入的资金量就越大。 当投入不足时，这些家电企业只能使用自研的中低端芯片，中高端芯片还是有的。 依靠外包。
未来的趋势
未来，家电行业将向高能效、智能化、网络化方向发展。 家电领域对高端芯片的需求也将对国产芯片提出新的挑战。 从芯片角度来看，智能化意味着需要更多的芯片、更大的存储空间、传感器、更高的计算能力、更智能的处理器以及能够实现智能节能的电源和电源管理芯片。 还有多设备互联所需的通信芯片，也提出了更多、更高的要求。 同时，软件也会更加复杂。
变频技术在家电领域的普及还有很大的空间。 空调和冰箱的变频是增长最快的趋势。 扫地机器人、蒸汽拖把、吸尘器等电机类家电的变频也是一种趋势。 另外，电热家电如果采用IGBT模块也可以实现变频。 这些都将推动IGBT/IPM需求大幅增长。
此外，随着智能化的进一步发展，家电的“学习能力”将逐渐凸显。 随着相关芯片成本的下降，智能家电中使用的神经网络芯片NPU也将普及。 同时，用于隐私安全保护和数据处理相关的智能芯片在家电领域也将有广阔的发展空间。
