本文來(lái)自微信公眾號(hào)“半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫”，作者/暢秋。
如今的中國(guó)家用電器市場(chǎng)，完全被國(guó)產(chǎn)品牌占據(jù)，日韓和歐洲品牌在中國(guó)大陸的市場(chǎng)占有率已經(jīng)少得可憐，據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)三大白色家電（冰箱，空調(diào)，洗衣機(jī)）年產(chǎn)能超3億臺(tái)，全球占比約70%。然而，家電中用到的各種芯片，及其采用的技術(shù)、產(chǎn)品來(lái)源等情況與家電終端產(chǎn)品相比，則要復(fù)雜得多。
目前，應(yīng)用于空調(diào)、冰箱、洗衣機(jī)、抽油煙機(jī)、洗碗機(jī)等家電的芯片和模塊主要有四類，分別是：微控制器（MCU），功率器件（IPM、IGBT、MOSFET等）和電源管理IC，通信IC和模塊，傳感器。
隨著智能化水平的提升，白色家電中使用芯片的量和價(jià)值也在上漲，目前已超過(guò)單機(jī)價(jià)值量的15%，且這一比例還在增長(zhǎng)。
在常規(guī)家電設(shè)備中，MCU和IPM（智能功率模塊）是應(yīng)用最廣泛的，前者主要用在智能家電，如吸塵器、洗衣機(jī)的智能控制、變頻應(yīng)用場(chǎng)景中，后者主要用于家電的功率管理，IPM的需求主要集中在空調(diào)和洗衣機(jī)當(dāng)中，兩者占比超過(guò)95%。
白色家電，特別是冰箱，在朝著變頻化方向發(fā)展，與以前機(jī)械式產(chǎn)品相比，需要用到更多MCU，很多冰箱現(xiàn)在都有顯示面板，需要多一個(gè)顯示和觸控MCU，變頻板也要多一個(gè)變頻MCU，主控板還需要相應(yīng)的主控MCU，另外，溫濕度控制也需要不同的MCU。
與此同時(shí)，空調(diào)和洗衣機(jī)也在朝著變頻化方向加速，2023年，空調(diào)變頻化普及率有望超過(guò)70%，洗衣機(jī)的變頻化普及率也將達(dá)到近50%，這些對(duì)MCU和功率器件的需求量會(huì)進(jìn)一步上漲。
隨著家電用MCU向32位轉(zhuǎn)變，集成化趨勢(shì)越來(lái)越明顯，因此，結(jié)構(gòu)升級(jí)帶來(lái)的單位產(chǎn)品附加值顯著提升，這就為相應(yīng)芯片供應(yīng)商帶來(lái)了更多商機(jī)和利潤(rùn)，為眾多廠商提供了開(kāi)發(fā)新技術(shù)的動(dòng)力。
變頻化的發(fā)展趨勢(shì)非常有利于IPM，空調(diào)風(fēng)機(jī)的變頻比例快速上升，對(duì)應(yīng)的小功率IPM需求迎來(lái)了快速增長(zhǎng)，變頻洗衣機(jī)銷量上漲也提升了市場(chǎng)對(duì)IPM的需求量。變頻家電需要2-3個(gè)IPM模塊，這可以將家電中芯片的價(jià)值量提升約70%，此外，隨著智能化不斷升級(jí)，高檔冰箱將使用5組或更多IPM，空調(diào)、洗衣機(jī)、洗碗機(jī)等通常使用2-3組IPM，使用1-8個(gè)電源管理IC。
目前，冰箱冷柜、小家電等主要以IGBT分立器件實(shí)現(xiàn)變頻或加熱，未來(lái)，IPM體積會(huì)進(jìn)一步減小，性能越來(lái)越高，能耗和價(jià)格降低，向高電壓、大電流和高集成度模組方向演進(jìn)，IPM模塊的應(yīng)用占比將持續(xù)提升，在冰箱冷柜應(yīng)用中，IPM未來(lái)還有幾十倍的增長(zhǎng)空間。
01
國(guó)際大廠占主導(dǎo)地位
目前，無(wú)論是MCU，還是IPM，特別中高端產(chǎn)品，大部分市場(chǎng)還是被國(guó)外芯片大廠把持著。
MCU方面，日本、德國(guó)和美國(guó)企業(yè)的份額最多，前四大芯片供應(yīng)商占據(jù)著76%以上的市場(chǎng)份額，它們是瑞薩電子、英飛凌、德州儀器（TI）和意法半導(dǎo)體（ST），此外，Microchip、恩智浦（NXP）和東芝處在第二梯隊(duì)。
空調(diào)MCU市占率排名前三的廠商分別為Renesas、英飛凌（收購(gòu)了MCU廠商Cypress）和TI，三家市占率合計(jì)85%左右；冰箱MCU市占率排名前三的廠商是英飛凌、Renesas和Eastsoft（東軟載波），三家市占率合計(jì)58.1%左右；洗衣機(jī)MCU市占率排名前三的廠商是英飛凌、Renesas和Sinowealth，三家市占率合計(jì)67.3%左右。
IPM更是中國(guó)本土芯片和模塊供應(yīng)鏈的軟肋，家電設(shè)備中，排名前三的IPM供應(yīng)商為三菱電機(jī)半導(dǎo)體、英飛凌和三墾電氣，這三家市占率合計(jì)在60%以上。
02
國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程
面對(duì)巨大的家電市場(chǎng)，以及高端化發(fā)展趨勢(shì)，為了抓住更多商機(jī)，中國(guó)本土相關(guān)芯片企業(yè)也在加緊研發(fā)進(jìn)程，爭(zhēng)取能從國(guó)際大廠手中奪得更多的中高端芯片市場(chǎng)份額。
以MCU為例，最近3年，國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)和芯片產(chǎn)品發(fā)展很快，主要得益于幾家重點(diǎn)芯片企業(yè)前幾年的鋪墊、驗(yàn)證，使得近3年，特別是2021年，迎來(lái)了出貨量的爆發(fā)。不過(guò)，在2022年，受技術(shù)壁壘、價(jià)格問(wèn)題和供需關(guān)系變化等因素影響，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)一些廠商的MCU國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程有所放緩。
目前，中國(guó)本土家電MCU廠商，如中穎電子、比亞迪半導(dǎo)體、格力零邊界、美仁半導(dǎo)體等的產(chǎn)品市占率正在穩(wěn)步增長(zhǎng)，目前占比超過(guò)15%。
IPM方面，中國(guó)本土產(chǎn)品也保持著良好的發(fā)展勢(shì)頭，特別是在2022年，全球功率器件整體供不應(yīng)求，家電用IPM同樣如此，這一年，國(guó)內(nèi)IPM產(chǎn)能釋放，極大地緩解了國(guó)際大廠產(chǎn)能不足的困擾。本土企業(yè)，如士蘭微、斯達(dá)半導(dǎo)體、格力新元、美墾半導(dǎo)體等的IPM產(chǎn)品市占率達(dá)到10%左右。
除了以上提到的本土芯片企業(yè)，多個(gè)家電設(shè)備企業(yè)也在研發(fā)符合自家產(chǎn)品定位的芯片，以求通過(guò)量身定制進(jìn)一步優(yōu)化性能和能效，同時(shí)掌控關(guān)鍵零部件供應(yīng)鏈話語(yǔ)權(quán)。
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，格力、美的、格蘭仕、海信、創(chuàng)維、海爾、康佳、TCL、長(zhǎng)虹等家電品牌都已經(jīng)成立了芯片設(shè)計(jì)部門，或通過(guò)投資初創(chuàng)芯片公司的方式，開(kāi)發(fā)家電芯片。
最具代表性的就是格力、美的、海爾和海信。
格力于2015年成立了微電子所和功率半導(dǎo)體所，2017年成立了微電子部門，開(kāi)始自研芯片。2018年8月，格力投入10億元成立珠海零邊界集成電路有限公司，專注設(shè)計(jì)以空調(diào)為主的家電MCU、AIoT SoC和功率器件，同年，格力還投入30億元，幫助聞泰科技收購(gòu)荷蘭功率器件龍頭安世半導(dǎo)體。
美的集團(tuán)于2018年成立了上海美仁半導(dǎo)體有限公司，開(kāi)始自研芯片。美仁半導(dǎo)體主攻MCU、功率器件、電源管理IC和IoT芯片。
2019年，美的與阿里云合作推出適配AliOS Things的定制芯片，還與三安光電合作成立了第三代半導(dǎo)體聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，研發(fā)GaN和SiC功率器件。
美的特別看重IPM的研發(fā)，2004年就與當(dāng)時(shí)的國(guó)際整流器公司（已經(jīng)被英飛凌收購(gòu)了）、德州儀器和日本三洋等成立了變頻芯片聯(lián)合研發(fā)實(shí)驗(yàn)室，2014年在重慶建設(shè)IPM工廠，并在2019年實(shí)現(xiàn)IPM模塊量產(chǎn)。2021年初，該重慶IPM廠更名為美墾半導(dǎo)體技術(shù)有限公司。
相對(duì)于格力和美的，海爾和海信在芯片領(lǐng)域的布局更早。
2000年，海爾就成立了北京海爾集成電路設(shè)計(jì)有限公司、上海海爾集成電路有限公司，前者于2001年成功研發(fā)出數(shù)字電視MPEG-II解碼芯片“愛(ài)國(guó)者I號(hào)”，后者在2005年宣布量產(chǎn)首顆MCU芯片，該公司后來(lái)被東軟載波收購(gòu)。
2017和2019年，海爾旗下的優(yōu)家智能科技有限公司聯(lián)合瑞昱（Realtek）推出U+物聯(lián)云解決方案U+云芯和云芯Ⅱ代HR3010。
海信于2005年注資5億元成立了青島海信信芯科技有限公司，同年研制出數(shù)字視頻處理芯片“信芯HiView”VPE1X，使同類進(jìn)口芯片價(jià)格從每顆13美元下降到5美元。2017年，海信收購(gòu)日本東芝電視，整合其畫(huà)質(zhì)芯片設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)。2019年6月將芯片部門海信信芯和上海宏祐公司整合成立青島信芯微電子公司。發(fā)展至今，其畫(huà)質(zhì)處理芯片已經(jīng)迭代4次。
其它幾家家電企業(yè)也先后研發(fā)出了適于自家產(chǎn)品應(yīng)用的芯片，這里就不一一詳述了。
2022年，在白色家電MCU需求中，空調(diào)的需求量為4.3026億個(gè)，洗衣機(jī)為1.5314億個(gè)，冰箱冰柜為1.087億個(gè)。雖然疫情給家電行業(yè)帶來(lái)了一些影響，但整體來(lái)看并不嚴(yán)重。
盡管家電市場(chǎng)對(duì)MCU的需求量很大，但國(guó)內(nèi)家電廠商多年來(lái)依賴于進(jìn)口MCU芯片，主要來(lái)自日本（38.2%）和德國(guó)（25.1%）。2016年，空調(diào)、冰箱、洗衣機(jī)三大白電的芯片國(guó)產(chǎn)化率不到2%，近幾年，隨著國(guó)產(chǎn)MCU廠商的快速發(fā)展，技術(shù)和產(chǎn)品趨于成熟，家電MCU國(guó)產(chǎn)替代進(jìn)程加速，2019年國(guó)產(chǎn)MCU僅占比11.1%，2020年上升到12%，2021年，國(guó)產(chǎn)MCU占比迅速增加，達(dá)到17.4%，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2022年占比約22%，預(yù)計(jì)2023年將達(dá)到27.2%。
2021年，家電國(guó)產(chǎn)IPM的全球市場(chǎng)份額約14.7%，這個(gè)成績(jī)雖然還不錯(cuò)，但遠(yuǎn)低于日本的71.3%，還有很大的成長(zhǎng)空間。
03
中國(guó)本土家電芯片的問(wèn)題
近些年，經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)廠商的不懈努力，中國(guó)本土家電芯片取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，國(guó)產(chǎn)化率也有所提升，但與進(jìn)口的國(guó)際大廠產(chǎn)品相比，仍有差距。
首先，雖然國(guó)產(chǎn)家電芯片沒(méi)有明顯的技術(shù)短板，但實(shí)際應(yīng)用規(guī)模不夠大，使用時(shí)間不夠長(zhǎng)，因此，國(guó)產(chǎn)家電芯片穩(wěn)定性、可靠性和一致性缺乏足夠多實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的支撐，而家電廠商非常注重芯片的可靠性。這樣，沒(méi)有充分的市場(chǎng)數(shù)據(jù)證明自己可以做得和進(jìn)口芯片一樣，甚至更好，家電廠商就難以放心進(jìn)行大批量采購(gòu)，很少被使用，就更難拿到需要的數(shù)據(jù)，從而形成惡性循環(huán)。
其次，國(guó)產(chǎn)家電芯片生態(tài)系統(tǒng)不夠健全，兼容性不如國(guó)際大廠產(chǎn)品。家電廠商如果變更家電芯片，需要投入大量的研發(fā)資源，一旦國(guó)產(chǎn)家電芯片不能滿足家電廠商現(xiàn)有平臺(tái)的要求，不能兼容現(xiàn)有軟件，就會(huì)增加成本，降低效率，這是家電企業(yè)最不愿意看到的。因此，要想讓家電企業(yè)放心使用國(guó)產(chǎn)芯片，必須構(gòu)建起成熟、健全、穩(wěn)定，兼容性好的生態(tài)系統(tǒng)。
再有，中國(guó)家電企業(yè)自研芯片也存在一定問(wèn)題，那就是多為中低端產(chǎn)品，高端芯片仍受制于人。
無(wú)論是意法半導(dǎo)體、德州儀器等國(guó)際大廠，還是中國(guó)本土芯片龍頭企業(yè)，在芯片研發(fā)方面，都比跨界的家電企業(yè)具備先天優(yōu)勢(shì)，特別是在性價(jià)比方面。
一方面，隨著消費(fèi)者對(duì)家電節(jié)能、智能、互聯(lián)的需求提升，芯片的功能需求隨之變化，而家電企業(yè)的靈活性和產(chǎn)品迭代速度有限；另一方面，家電企業(yè)在芯片技術(shù)上的專業(yè)程度和聚焦程度，很難快速趕上芯片廠商。家電企業(yè)需要不斷加大研發(fā)投入，才能彌補(bǔ)這些不足，然而，從近幾年研發(fā)投入的增長(zhǎng)情況來(lái)看，家電企業(yè)在芯片研發(fā)上的投入，與它們想要實(shí)現(xiàn)的愿望和效果之間，仍有很大差距，對(duì)于很多家電企業(yè)來(lái)說(shuō)，這似乎成了一個(gè)“無(wú)底洞”，有點(diǎn)兒不堪重負(fù)了。這就大大降低了它們自研芯片的性價(jià)比，而且，越是高端芯片，需要投入的資金量越大，當(dāng)投入不足時(shí)，這些家電企業(yè)只能使用自研的中低端芯片，中高端的依然要依賴外購(gòu)。
04
未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)
未來(lái)，家電業(yè)會(huì)朝著高能效、智能化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，家電設(shè)備對(duì)于更高端芯片的需求也對(duì)國(guó)產(chǎn)芯片提出了新的挑戰(zhàn)。從芯片的角度來(lái)看，智能化意味著需要更多的芯片，需要更大的存儲(chǔ)空間，對(duì)傳感器、更高算力、更智能的處理器，以及可實(shí)現(xiàn)智能節(jié)能的功率和電源管理芯片，還有多設(shè)備互聯(lián)所需的通信芯片，都提出了更多、更高的要求。同時(shí)，軟件會(huì)更復(fù)雜。
家電變頻技術(shù)普及還有很大空間?？照{(diào)、冰箱的變頻化走得最快，掃地機(jī)器人、蒸汽拖把、吸塵器等電機(jī)型家電產(chǎn)品的變頻化也是趨勢(shì)。另外，電熱型家電產(chǎn)品，如果用IGBT模組，也可實(shí)現(xiàn)變頻化。這些會(huì)促使IGBT/IPM的需求大幅增加。
另外，隨著智能化進(jìn)一步發(fā)展，家電的“學(xué)習(xí)能力”會(huì)逐漸凸顯出來(lái)，隨著相關(guān)芯片成本下降，用于智能家電的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片NPU也會(huì)普及開(kāi)來(lái)，同時(shí)，用于隱私安全保護(hù)和相關(guān)數(shù)據(jù)處理的智能芯片也會(huì)在家電領(lǐng)域有廣闊的發(fā)展空間。
