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對話|半導體器件在家電控制器中的應用趨勢
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對話|半導體器件在家電控制器中的應用趨勢

2022-05-05 17:05:00 來源:半導體器件應用網

【嗶哥嗶特導讀】伴隨家電智能化、網聯化的推進,半導體器件在家電控制器中的應用將會煥然一新。

編者按:

智能控制器是各類終端的核心組件。隨著智能化、網聯化趨勢的發展,終端功能的不斷完善帶來更多智能控制器部署的需求。目前大家電轉型升級,小家電品類擴張,家電控制器市場穩定。作為智能家居的核心基礎,智能控制器功能的不斷豐富,可以進一步推升產品價值量,而智能控制器行業規模也將會帶動大小家電等終端產品的核心控制組件的需求量持續成長。

特別是在智能家電的發展趨勢下,家電控制器上的核心MCU、功率器件等半導體器件會發生哪些變化?對其性能提出了哪方面的要求?國內半導體器件的供應狀況如何?本期《對話》欄目針對以上問題,同時邀請到家電行業的半導體器件供應商和整機廠商共同探討,對目前的家電控制器應用現狀及發展趨勢進行解讀。以下是本次對話的具體問題:

對話問題導覽:

1.隨著家電智能化的趨勢越來越明顯,家電控制器對于MCU的性能有什么具體的要求?目前主流的家電控制器主要有哪些技術解決方案?

2.您了解,家電控制器對功率器件的性能提出了哪些具體的要求或挑戰?目前主流的家電控制器主要有哪些技術解決方案?

3.家電控制器創新應用體現在哪里?可否談談貴司未來技術主攻方向和相關布局?

4.貴司目前在國產替代方面,家電控制器MCU和功率器件滲透率大概是多少?MCU和功率器件要達到上述性能指標要求,您認為國產家電控制器廠商還有哪些方面的提升空間?

5.作為下游廠商,您對半導體器件廠商有何相應的訴求或建議?

6.與家電控制器廠商交流中,產品的送樣時間要求更短。貴公司對此是如何應對的?

7.談談家電控制器的現狀和未來發展趨勢。

受訪嘉賓:

對話|半導體器件在家電控制器中的應用趨勢

1.隨著家電智能化的趨勢越來越明顯,家電控制器對于MCU的性能有什么具體的要求?目前主流的家電控制器主要有哪些技術解決方案?

拓邦股份陳繼荃:我覺得家電控制器單顆MCU的性能要求,要視家電的定位和類型、場景而定??赡転榱税殉杀緣合聛?,在某一些場景下會選用多顆低性能的芯片共同完成一件事情;但也可能選用一顆性能很高的芯片完成一站式的解決方案。例如智能馬桶、智能冰箱等智能家電類產品計算能力要求比較高,甚至可能會涉及與人交互或帶屏,帶系統等功能。

貝仕達克盧成登:目前多數家電控制器MCU帶射頻,帶功能整合。主流的家電控制器解決方案主要是近距離或遠距離的無線聯網。

小華半導體梁少峰:家電智能化對MCU的通訊能力、感知能力、計算能力等性能提出了更高的要求。目前,主流的大小家電控制器主要有FOC變頻電機控制、觸摸按鍵控制、無線連接以及聲音控制等技術解決方案。

英唐科技李應強:一般來說,家電控制器MCU性能的穩定性肯定第一。其次,功能齊全。第三,價格有競爭力,再者還要能買得到貨,供應充足。

東芝黃文源:東芝利用長期積累的經驗和卓越的技術,提供具有高質量存儲器、高運算速度和低功耗混合信號組成的通用和特定應用的MCU(例如電機控制),以及適用于家用電器、醫療保健設備、加熱和冷卻系統以及工業設備等應用的封裝的豐富外圍設備選項。東芝MCU系列之間可以共享軟件和電路板設計,并且支持系統到位以促進客戶產品和應用程序的開發,從而降低開發成本和縮短開發周期。

除了MCU以外,將復雜的電機控制集成于一塊電機驅動IC中可以簡化電機控制的開發過程,以應對家電市場不同層級的需求,各種不同應用可以選擇各自更為合適的電機驅動IC以優化不同家電的電動機控制系統,此類需求也正在持續增長。

朗特智能崔蕩:目前家電控制器較多的方案是加Wi-Fi、藍牙或帶屏的功能,其他智能家電會增加語音功能或語音交互。

瑞德智能蔡工程師:對于智能家電,聯網軟件在線升級要好?,F在家電控制器應該都是Wi-Fi模塊做得多一點。如果智能家電的程序想要升級,可以通過Wi-Fi,再升級到主控芯片。

中微半導羅洪?。?/strong>智能化和節能化將為家電MCU市場帶來新增長動力。相較于傳統家電,智能家電融合物聯網、云計算、大數據等技術,對處理器芯片、傳感器芯片、通信連接芯片等芯片產品性能和數量需求迅速提升,未來空間大。速度快、高集成、低功耗并具備高安全性的產品會獲得更大的市場空間。

對話|半導體器件在家電控制器中的應用趨勢

澎湃微雷江峰:隨著家電智能化的發展,人機交互功能需要不斷的加強,傳統的LED、LCD顯示及觸摸按鍵等朝著支持更大顯示的TFT轉變,需要支持Wi-Fi,需要聯網,需要在線及離線語音辨識功能等。目前主流的家電控制器廠商,主要支持的仍是傳統的MCU外加模塊等方式來解決,如增加Wi-Fi模塊、語音識別模塊等。由于智能化和聯網化的需求,鴻蒙系統應用的到來,伴隨而來的將是控制MCU的產品性能大幅提升,8位單片機到32位單片機升級的時代將會接踵而至。

2.家電控制器對功率器件的性能提出了哪些具體的要求或挑戰?目前主流的家電控制器主要有哪些技術解決方案?

拓邦股份陳繼荃:還是分場景來定。由于我們家電控制器做得更多是使用藍牙或者Wi-Fi等智能化場景,所以產品要求更多會考慮低功耗和連接穩定性兩個方面。

貝仕達克盧成登:功率器件現在是功率密度跟以前不一樣。以前很多的插件,現在都朝小型化,貼片化發展。主流的家電控制器一般采用SMT貼片工藝,以前很多功率器件都是插片工藝。

瑞德智能蔡工程師:目前的趨勢主要往數量和空間精簡化方向走。不少功率器件越做越小,對空間的要求越來越高。

捷捷半導體何建新:結合于捷捷半導體,家電行業的功率器件主要還是超快恢復的二極管和MOS兩類。目前外延超快恢復的二極管主要以安世半導體和歐美一線品牌為主,國內功率器件廠商這兩年也開始涉足,但是1000V以上的高壓器件,國內廠家技術還不太成熟,正處于研發過程。

小家電可能會用到電流小的功率器件,對于捷捷半導體目前沒有太多,都是比較通用的,主要是針對大功率的高電壓功率器件,它還是有蠻大的市場。

東芝黃文源:雙碳目標下,家用電器的能耗指標不斷提高,這就要求功率器件的在功能及性能上做相應的配合以降低家用電器的整體功耗。

從技術的角度來說,功率器件在家電產品中的應用主要可以分為以下幾種類型:

1)電磁灶具中驅動加熱用電磁線圈的分立 IGBT 元件或者智能功率模塊:

2)空調器,電冰箱,洗衣機中電機驅動所需的 IGBT/MOSFET 或者智能功率模塊:

3)應用于電風扇,洗衣機中電機驅動的三端雙向可控硅和交流開關產品。

這些功率器件的應用,可以大大簡化產品電路結構,節省外圍器件數量,并提高產品性能及可靠性,安全性。近年來各大半導體廠商紛紛推出了家電產品用功率器件,這其中 IGBT 和 IPM 被廣泛認可并應用于各類家用電器產品中。

深愛半導體尹遜杰:智能化之后,家電對外圍的器件使用會越來越少。目前我們在小家電領域主要集中在電機驅動方面,功率器件的通開關時間要求短,功耗要低。

3.家電控制器創新應用體現在哪里?可否談談貴司未來技術主攻方向和相關布局?

和而泰姜西輝:目前家電控制器的創新應用在物聯網方面比較多,特別是智能家居。

小華半導體梁少峰:家電控制器創新應用主要體現在變頻控制、人機交互、互聯互通、多傳感器融合、自適應學習等,這也是我司智能控制器未來的主攻和布局方向。

瑞德智能蔡工程師:目前,智能家居結合物聯網的趨勢比較明顯,但應用比例相對較少。

必易微胡燊剛:家電控制器創新應用從其中的電源管理芯片角度來看,主要體現在更低的待機功耗,更高的集成度,更多的功能需求。為進一步在家電領域做精做深,必易微深入電源管理芯片研發,相繼布局了AC-DC,電機驅動,DC-DC等多條產品線,為家電控制器提供系統化的電源芯片解決方案。同時,在芯片的高集成度,低待機,無噪音等方面,必易微提供的創新產品,為客戶的方案升級提供了更好的選擇。

4.目前在國產替代方面,家電控制器MCU和功率器件滲透率大概是多少?MCU和功率器件要達到上述性能指標要求,您認為國產家電控制器廠商還有哪些方面的提升空間?

貝仕達克盧成登:家電控制器MCU和功率器件基本上都是國產的。跟國外相比,國產部分產品有一些差距。但是跟以前來提,差異還是小了很多,基本上還是能用,沒什么問題。功耗和效率方面可能還需要進一步的提高,會比較好。

拓邦股份陳繼荃:我們優先會考慮國產芯片。第一是由于目前疫情,國外的交期不穩定,而且有延長的趨勢。第二是國產芯片成本有優勢。第三,國產的可靠性和穩定性已經跟上。在某些場景下,與傳統的TI、ADI芯片廠商相比,國產芯片的性能不落下風。

英唐科技李應強:基本上90%的家電控制器MCU和功率器件都是用國產的。性能方面差不多了。特別是小家電類的要求也不是特別高,基本都可以代替。選擇供應商資質沒有很大要求,基本上能滿足性能,供貨能供得上,然后價格有優勢,都可以。

朗特智能崔蕩:已經達到80%-90%的家電控制器MCU和功率器件基本來自國產供應商。跟國外廠商相比,國內供應商的MCU和功率器件關鍵還是品質問題,可能一批產品中會有一部分產品會出現異常。

瑞德智能蔡工程師:我們公司近兩年選用國產的家電控制器MCU和功率器件應該算是比較多了。跟國外的大廠相比,國產的家電控制器MCU和功率器件需要提升的,一個是性能的穩定性,還有一個是調試的便捷性。

5.作為下游廠商,您對半導體器件廠商有何相應的訴求或建議?

貝仕達克盧成登:供應方面還好,因為我們并不是直接跟家電控制器原廠交易,代理商會提供相關的背后服務。

瑞德智能蔡工程師:目前還行。家電控制器MCU和功率器件方面,樣品的送樣時間可能要快一點。時間就是金錢。

6.與家電控制器廠商交流中,產品的送樣時間要求更短。貴公司對此是如何應對的?

小華半導體梁少峰:針對縮短產品的送樣時間方面,我司主要通過原廠樣片發送和指定線上渠道樣片發送相結合的方式,實現樣片的快速高效配送。

澎湃微雷江峰:隨著家電控制器廠商競爭白熱化,產品送樣的時間大幅縮減,澎湃微非常注重時效性。首先,在新產品推向市場部分,澎湃微具有非常高效的研發設計團隊,可以快速的將客戶端的需求轉變為產品并推向市場。其次在芯片及工具支持環節,澎湃微具有成成熟的芯片量產測試及工具支持經驗,現有的32位產品已經經過大批量的考驗。再者在方案支持部分,澎湃微投入了大量的人力著力于電機方案開發,現已完成方波及FOC算法的開發,并已經支持了相應的客戶并取得量產。

對話|半導體器件在家電控制器中的應用趨勢

7.談談家電智能控制器的現狀和未來發展趨勢。

和而泰姜西輝:家電控制器未來可能會朝著芯片集成化或者使用通用模組方向發展。

貝仕達克盧成登:家電控制器肯定會越來越來越智能化,后面會爆發式增長。每個家庭80%的家電都會是智能的。

小華半導體梁少峰:從智能控制器的位數來看,目前國內家電控制器的主流市場已經從8/16bit MCU成功轉型為32bit MCU。未來的趨勢主要體現在變頻控制、人機交互、互聯互通、多傳感器融合、自適應學習等方面的性能提升。

英唐科技李應強:就行業來說,智能家電的需求時間長久,不像數碼產品一樣更新換代迅速。長遠來講,家電控制器的需求巨大。因為每個家庭都需要智能家電,可能100年,甚至200年后還是淘汰不掉。

朗特智能崔蕩:我覺得目前油煙機有觸摸動作感應還可以??赡芪覀兘佑|得比較少,主要做咖啡機,但也都用不到這些。

瑞德智能蔡工程師:我覺得一機多功能的智能家電應該會好一點。它的控制器有多種功能呈現,可以替代很多種家電設備,實現一臺多用。

捷捷半導體何建新:目前人們的生活水平越來越高,包括華為、小米等廠家都在搭建智能家居的系統平臺,只是每一家采用的方案不同。作為半導體功率器件廠家,那也只是配合他們搭建。智能家居無非就是體驗感,未來肯定是大趨勢。

時恒電子馮昌明:隨著智能化發展,家電控制器對電阻產品的安全性、測溫的一致性、可靠性等都有要求。電阻、電容也更趨向于小型化和貼片化。目前功率性組合的測溫元件都非常小,我們也在研發新的貼裝式的功率性熱敏電阻。

隨著社會進步和科技發展,智能控制器肯定是市場發展的方向,并且隨著智能化的應用,家電設備的更新換代都會擴大市場空間。

中微半導羅洪?。?/strong>家電的發展經歷了從最初的簡單開關、通電工作,沒有智能化顯示,僅提供狀態標志,到后來加入單片機、加入無線射頻產品,通過紅外、藍牙來實現短距離的無線控制,產品的功能和控制邏輯也變得更加的人性化和復雜;再到現在,家電產品通過APP實現遠程控制,人機界面也變得越來越豐富多彩。隨著物聯網的興起,更多家電能夠通過智能網關,實現聯動控制、場景化控制。

結語

隨著家電智能化程度的提高,控制變得越發復雜,MCU性能被要求高集成,更高算力和更大內存空間,以及低碳戰略要求更低的功耗等。同時家電控制器的MCU主流方案中更趨向于搭載自帶射頻、無線連接、語音交互等模塊或功能。家電的能耗指標不斷提高,也使得功率器件的在功能及性能上也做出相應的配合以降低家用電器的整體功耗。

采訪中發現,得益于成本、性能等優勢的日益明顯,應用于家電領域的半導體器件基本實現國產替代,為國內的家電控制器廠商提供了穩定的供應基礎。伴隨智能家電的深入應用以及家電設備的更新迭代,家電控制器的市場空間將被進一步擴大,那么所用到的半導體器件需求也會隨之增加。同時伴隨AIoT時代的到來,智能家電實現聯動控制、人機交互、智能感應等發展趨勢也會變得越來越明顯,家電控制器應用也會煥然一新。

 

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