詳談智能變頻家電控制器對半導體器件的供需現狀。

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的執行，高效節能家電正蓬勃發展。站在高質量發展的關鍵時期，嗶哥嗶特聯合多位行業專家，特別策劃【家電行業深入“智能變頻”三大趨勢】共三篇文章，圍繞目前節能降耗的大趨勢下，變頻技術的發展難點、痛點，以期給2023年家電行業一些啟示或借鑒意義。此為系列文章第二篇《智能家電變頻技術新趨勢》。

隨著人們生活水平的提高，家電性能優化升級，智能化+變頻化類的家電占比持續提高。其實相比以往的家電，智能變頻家電對其控制器內使用的MCU和功率器件等核心半導體器件的要求越來越高，同時也要求上游器件供應商的開發設計和生態建設漸趨完善。

為了適應智能變頻家電控制器的器件應用的需求變化以及了解當前整機廠商和器件供應商的供需關系，本期《智能控制器》對話欄目同時邀請到家電控制器整機廠商的專業技術人員和行業資深人員，共同了解當前智能變頻家電控制器帶來的應用變化，探索半導體器件的需求空間。

對話問題導覽：

1.實際應用中，智能變頻家電控制器MCU的核心參數(如主頻、ADC精度等)要求需要達到多少?貴公司的開發生態如何?

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.跟上游器件供應商合作時，有沒有遇到一些問題或者困擾之類的?

4.貴公司當前的器件交貨情況怎么樣?如何保持穩定的供貨周期?

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

6.您認為家電控制器智能化和變頻化給半導體領域帶來了哪些空間?

對話嘉賓：

1.實際應用中，智能變頻家電控制器MCU的核心參數(如主頻、ADC精度等)要求需要達到多少?貴公司的開發生態如何?

航順芯片鄭增忠：在變頻控制應用領域，其實對MCU主頻、ADC等要求不是很高。目前32位ARM CM0、CM3內核的MCU主頻基本都能達到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定性和可靠性。在智能變頻家電控制應用，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)。傳統的8位單片機沒辦法滿足需求，那32位MCU在性價比提升后，會是很好的選擇;在變頻電機方面，家電控制器對電控提出更高要求，需要更高速的ADC采樣，多路運放和比較器的高度集成MCU。

芯片開發上，靈動股份得到ARM-KEIL，IAR官方支持，每個芯片系列都有對應的開發板，我們還提供高壓和低壓的Motor-DK和常用的電機算法庫;樣機測試上，靈動股份有自己的編程下載器和自己的測試實驗室，擁有30多名FAE做線上、線下技術支持等。

士蘭微何原明：當前家電變頻控制主要的應用包括空調、冰箱、洗衣機、油煙機等?？照{和洗衣機的變頻軟件是最復雜的，要求的算力也比較高，已經需要100MHz主頻以上。士蘭微當前主要的MCU家電產品是基于ARM內核(包括M0、M3、M4)，未來還在計劃開發RISC-V的平臺。

領芯微盧權勝：目前來說，做FOC電機控制，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。領芯微的主頻最高可達96M，AD采樣速率最高達1.5MSPS，ADC精度為12位。

兆易創新徐杰：以廣泛應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個采樣率高達2.6M SPS的12位高速ADC，提供多達21個可復用通道，具有16位硬件過采樣濾波功能和分辨率可配置功能。

兆易創新打造了一個將產品、用戶與合作伙伴緊密結合又互利共生的開發生態系統，客戶可以選擇符合其自身需求的工具，構建更適合自身發展的解決方案，實現自主可控需求的同時又有效降低研發成本。一方面，我們持續挖掘GD32系列產品的潛力，為開發者提供軟硬件開發套件以及各種自研方案和算法。另一方面，GD32聯合全球合作廠商，持續為用戶推出了更多集成開發環境IDE、開發套件EVB、圖形化界面GUI、安全組件、嵌入式AI、操作系統和云連接方案選擇。

值得一提的是，GD32F303/305/307和GD32F403系列MCU已取得了IEC 60730 B類功能安全認證。我們可以提供IEC 60730安全自檢庫，支持家電產品設計符合標準規范，助力客戶快速推出安全可靠的終端產品。

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，單臺空調控制器需要3個IPM，1個IGBT，1個FRD;單臺冰箱控制器需要 1個IPM或6個IGBT;洗衣機控制器需要1個IPM。

隨著能效要求的變高，空調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、洗烘一體機上增加熱泵、風機等新需求，使得功率器件數量也明顯增多。氮化鎵材料暫時沒有應用。

3.跟上游器件供應商合作時，有沒有遇到一些問題或者困擾之類的?

拓邦股份王文：供應商就是芯片沒那么多，沒芯片就沒貨交，有時候就重新套板。如果隨即下訂單的話，估計半年都調不到。我們要根據客戶去年定下的計劃給供應商，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。目前供貨也已經恢復正常。

海爾集團周勇：問題肯定有。做產品多了，肯定也會遇到問題，但基本上都能解決掉。平時遇到比較常見的問題主要是做實驗時，會有一些干擾，穩定性還不行。

4.貴公司當前的器件交貨情況怎么樣?如何保持穩定的供貨周期?

兆易創新徐杰：兆易創新GD32采用業界先進的代工工藝制造，并采用多個認證工廠及生產線同時供貨。在保證產品一致性和可靠性的前提下，GD32具備了靈活彈性的充足產能與穩定供貨保障。在用戶提交準確Forecast的情況下，標準產品的供貨周期為4-6周。

領芯微盧權勝：領芯微有穩定的供應鏈支持，目前交貨穩定，交期在30-45天左右。

士蘭微何原明：目前基本供貨穩定。

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

控制器工程師：其實我們在做選型的時候，一般來說是不希望選實驗結果比較差的芯片。因為它不僅能增加板子結構的變化，而且還能影響成本。但是其實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，也會給到我們進行配合改善。

6.您認為家電控制器智能化和變頻化給半導體領域帶來了哪些空間?

拓邦股份王文：如果國內半導體廠商做好的話，國產化程度肯定會提高。因為現在好多廠家都在用國產化器件，只要看國內的半導體器件做得成不成熟。國內半導體行業的發展肯定是有很大空間的。因為中美關系也不是很好，國內經常買不到芯片，被“卡脖子”。如果哪一天斷貨了，整家企業都顧不上貨，那就麻煩了。

海爾集團周勇：還是跟去年差不多。主要是一些藍牙、網關等物聯網類芯片可能會影響多一點，其他芯片與傳統的差別不是很大。

結語：

整體來說，在智能變頻控制應用的需求下，家電控制器內的MCU主頻至少需要達到48MHz以及ADC采樣速率至少為1Msps，ADC精度至少為12位，并且集成多路運放和比較器等。隨著能效要求提高，大功率應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。

在器件供應關系上，家電控制器的半導體器件基本滿足供應需求。整機廠商所遇到的技術應用問題，上游器件供應商也擁有較為完整的生態開發體系和技術服務體系，能提供較好的解決方案和配套服務。節能降耗是大勢所趨，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，助力物聯網以及具備低功耗、可靠性和穩定性等性能的MCU、功率器件、電源管理IC等半導體器件迎來廣闊的市場空間。特別是***，恰逢良好的替代時機。

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審核編輯黃宇