似乎自從國內各行各業(yè)在追求芯片國產化以來，下游整機廠、終端廠的一個普遍擔憂都在于***究竟好不好用，產品交到消費用戶手里會不會出什么問題。在最近美的工業(yè)技術旗下美仁芯片，與產業(yè)在線主辦的產業(yè)研討會上，美仁半導體副總經理封為時博士多次談到，市場反饋的失效率“是判斷芯片是不是高品質的金指標”。

可靠性、可信、可度量原本就是實現(xiàn)芯片國產替代的先決條件。TCL空調研發(fā)中心總經理熊軍也說，從應用端的角度來看，高品質與否的“第一點是可靠性”，以及“驗證可靠性的數(shù)量，這個數(shù)量能不能支撐其可靠性”?！叭绻覀兡貌怀鲞@個數(shù)據(jù)，那么終端廠商就不敢大批量采用，這是我們碰到最大的瓶頸。”封為時說，“缺少市場數(shù)據(jù)，我認為是最大的瓶頸?！?/p>

所以在芯片國產化的發(fā)展之路上，我們看到一個有趣的思路：一些能力和儲備相對比較出色的終端企業(yè)開始自研芯片，并首先應用于自家終端產品——基于自家產品的先驗基礎，在獲得市場信任之后，再將產品導入三方。

這類思路發(fā)展中比較具有代表性的，在汽車領域就是比亞迪——尤其是其IGBT器件;在家電市場有代表性的大約就是美的了。封為時介紹說，美仁半導體2020年推出首款主控MCU，“在包括抗靜電、快速瞬變脈沖群抗干擾等等各種各樣的測試下，我們都自認為可以和進口芯片比肩?！?/p>

“但實際上這些數(shù)據(jù)拿去給客戶，客戶還是會有疑慮。我們積極配合客戶做各種測試，各類嚴苛的可靠性測試、板級測試、整機測試、長運測試，加上長達一年的試產試銷，我們以優(yōu)于進口芯片的市場失效率來贏得客戶的信心和訂單?！狈鉃闀r表示，“我們的首顆主控芯片出貨已經1000萬顆，市場反饋失效率是0.9個PPM?！薄傲硗庖恍┲笜?，比如時鐘精度、溫飄等都優(yōu)于進口芯片?！?/p>

“2022年，我們啟動了(美的)集團之外的推廣工作，給多家外部客戶送樣、陸續(xù)進入量產?！倍鴮γ廊市酒a品及市場行為的理解，也有助于我們對當今家電芯片的國產化進程有個相對系統(tǒng)的觀覽。

家電芯片市場及國產化進程

傳統(tǒng)市場的數(shù)字化、電子化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化，都是半導體在這些傳統(tǒng)設備中占據(jù)一席之地的根本原因，汽車、家電都不例外。中國家電研究院副院長曲宗峰在研討會上說，這“對芯片的需求，從量到質，都有很大提升”。

包括感知層，傳感器的使用;決策層，“隨智能化功能增加、設備自主性的增強，決策能力也越來越高，主控芯片算力要求越來越高”;執(zhí)行層，“對于空調、冰箱，甚至很多小家電，變頻成為主流，IGBT/IPM的需求都會大幅增加”;另外再加上智能化的“學習能力”需求，“不排除隨著芯片成本下行，智能家電本地支持一些神經網(wǎng)絡的NPU芯片，還有涉及安全、隱私計算的數(shù)據(jù)在本地完成”。

這些都是芯片在家電中越來越重要、市場價值越來越高的原因。我們首先來看看目前主要白電的MCU市場發(fā)展情況——對于MCU的市場探究，基本也可窺見家電終端及MCU周邊芯片與模塊的發(fā)展情況。

需明確的是，白色家電與我們日常關注的不少數(shù)碼產品市場不同，像冰箱、洗衣機這類產品近些年已經發(fā)展到相對的成熟階段，也就不再有明確的市場周期性波動特點。理論上，家電芯片受到這波半導體行業(yè)下行的影響會相對較小。

但實際情況是，經濟大環(huán)境不確定性，以及疫情等變量因素，也確實對家電及上游的芯片市場造成了負面影響?！暗绊憶]有那么嚴重。”產業(yè)在線家電事業(yè)部副經理索曉芳說，“而且現(xiàn)在家電產品還在不斷升級?！?/p>

“比如冰箱在向高端化、變頻化方向發(fā)展，相對以前機械式產品多出了不少MCU需求;很多冰箱現(xiàn)在都有顯示板，顯示板要多一顆顯示和觸控MCU，變頻板也要多一顆變頻MCU，主控板就需要主控MCU——這些還不包括一些溫濕度芯片?！?/p>

從產業(yè)在線呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)來看，國內市場家電的MCU需求量從2017年的5.7億顆增長到今年的超過7億顆?！半S著MCU向32位的轉變，集成化趨勢越來越明顯。所以數(shù)量的增長沒有大家想象得那么快，但結構升級帶來得單位產品附加值提升很顯著?！?/p>

而在變頻化方向上，上面這張圖比較的是2018年與2022年，冰洗空三大類白電不同形態(tài)產品的變頻結構采用比例。雖說不同產品之間得差別較大，如冷柜的變頻結構采用率還相對較低。但索曉芳說：“市場上新推的冷柜產品大多都有MCU，甚至IPM的需求?！薄皩τ诮当拘枨筝^為強烈的冰箱、冷柜這些應用，IPM的需求量未來還會有幾十倍的成長空間?！?/p>

產業(yè)在線預測2023年三大白電產品總銷量2.9億臺，同比下滑1%左右。2022雖說基數(shù)仍在下滑，但相比2022年的情況已好轉不少。與此同時，白電產品變頻化趨勢還在加速，明年空調變頻化率將超過70%、洗衣機達到將近50%。有理由相信，這一市場的半導體產品需求量總體會有上漲。

這是國內白電市場的基本呈現(xiàn)，以及家電芯片數(shù)量需求增多的客觀市場現(xiàn)狀。隨國內市場對家電芯片國產化的需求涌現(xiàn)，家電芯片的國產化率是我們在探討大方向時的另一個重要議題。

曲宗峰說：“大概2016年的時候，三大白電的芯片國產化率其實還不到2%。尤其高端芯片模塊化幾乎全部依賴進口?！?/p>

“好在這幾年我們看到國產化率在不斷提高，2021年達到了17%，2022年產業(yè)在線的數(shù)據(jù)是能達到22%?？梢哉f是非常大的提升，但是仍舊不足1/4?！边@里的國產化率是指MCU。產業(yè)在線給出家電國產MCU比例數(shù)據(jù)如下：

“今年國內一些芯片廠商受到技術壁壘和價格問題的影響，加上很多新進企業(yè)也受到需求環(huán)境的困擾，今年的國產進程較去年會稍有放緩?！彼鲿苑颊f。不過整體趨勢仍是在穩(wěn)步增長中的。2021年家電MCU的市場份額占比中，中國占到全球市場的約17.4%——要知道2020年這一值還只有12%。目前市場份額前前二的國家分別是日本(38.2%)和德國(25.1%)。

而IPM(Intelligent Power Module)國產比例變化趨勢則如下圖：

IPM在家電市場的整體表現(xiàn)優(yōu)于MCU。2021年家電國產IPM的全球市場份額約14.7%，這個成績雖然還不錯，但遠低于日本的71.3%。

“未來產品高品質、國產化替代還有很長的路要走?！彼鲿苑伎偨Y說，“但家電行業(yè)的新趨勢給半導體產品帶來了發(fā)展空間。”“雖然家電行業(yè)這幾年的增長遭遇了壓力，但行業(yè)大盤沒有發(fā)生變化，基本盤比較穩(wěn)定?！?/p>

國產家電芯片現(xiàn)在長這樣

美仁半導體就是在這樣的市場背景下，去嘗試做家電芯片的。這家公司自己確立的幾個戰(zhàn)略優(yōu)勢，也提到了文首提及的國產化替代的基本思路，包括其產品有著“穩(wěn)定的美的集團內部市場”，在此基礎上“可拓展全球家電外部市場”。

美仁芯片供應鏈管理部長孫希樂表示：“內部市場方面，我們整合了美的集團每年60億的芯片需求，吸取了豐富的應用經驗;外部市場，在立足服務美的集團的基礎上，我們著眼全球家電市場，緊跟市場變化趨勢，保證了美仁公司在技術和商業(yè)上的持續(xù)健康發(fā)展?！?/p>

我們之前接觸美的集團比較多的，是其機器人與自動化事業(yè)部——比如庫卡;而美仁隸屬的工業(yè)技術事業(yè)群，是2021年由其機電事業(yè)群改名而來。從美的集團的財報來看，該事業(yè)群2021年研發(fā)投入超過10億元，研發(fā)人員還增加了400人。2022半年報顯示，工業(yè)技術事業(yè)群的半年收入121億元，同比增長13.26%。

我們比較關注的芯片業(yè)務，包括MCU、電源與功率芯片、IoT等大多在此業(yè)務群內。據(jù)說美仁芯片過去兩年的芯片產品已經應用于“數(shù)千萬美的集團及其他同類家電客戶的產品中。這是接下來美仁要將芯片推往集團之外的基礎，應當是也是孫希樂談到的美仁芯片市場失效率僅為0.9 PPM的基礎。

其實從美仁給出的這張發(fā)展圖來看，這家公司的產品推廣速度還是相當之快的。2019年MCU產品線啟動開發(fā)，次年就推出了主控和觸控MCU，同時應用到了美的內部的洗衣機、冰箱、廚熱事業(yè)部產品;2021年的芯片，包括IPM也觸達了美的家用空調、暖通事業(yè)部;今年就面向外部客戶了。

目前美仁已經建立了MCU、功率、電源、IoT四大產品線。其中MCU細分為變頻、觸控、主控幾個不同的類別——比較令人意外的是，這個產品線下，車規(guī)級MCU已經在規(guī)劃中，而且預計產品2024年就會上市銷售，不過考慮到集團之下的確也有汽車部件業(yè)務，庫卡即為其中之一，這條產品線的拓展也比較容易理解;IPM模塊產品有不同定位的產品布局;還有前文未曾提到的電源產品線，主要產品有ACDC、DCDC、穩(wěn)壓芯片;IoT產品線則囊括了WiFi、BLE5、安全芯片。

我們來看兩個芯片及模塊產品的具體例子。孫希樂在研討會上介紹的幾款MCU芯片，包括主控、觸控、變頻類別的大部分是基于Cortex-M0，而MR82F001/002系列是基于名為“M-Star”的內核。

美仁沒有明確說M-Star是什么，網(wǎng)上也查不到對應資料。不過基于介紹，這里的M-Star猜測應該是安謀中國的星光系列核心IP(Star-MC1)，那就更有國產化意味了。這兩個系列MCU是雙電機驅動變頻芯片，具體參數(shù)和應用場景如上圖。

這兩個系列的芯片“可以同時控制一路壓縮機、一路風機和PFC，目前正在空調外設的導入過程中?！狈鉃闀r說。

而MRD7110S是一款三合一電機驅動模塊，集成了邏輯控制、驅動和功率芯片;主要應用于帶霍爾傳感器的空調內風機和其他低功率的風機應用。孫希樂說這款產品“在性能方面不亞于知名日系品牌”——上圖右側表格中給出了一些關鍵數(shù)據(jù)，可做比較。

家電芯片國產化替代還缺什么

從美仁目前的成果來看，主要家電芯片的國產化已經不是什么大問題。曲宗峰也說：“芯片做國產化替代，在家電領域不存在明顯的技術短板。在芯片功能的先進性上，我們也基本可以達到國外芯片的同等水平?！?/p>

而且這一兩年的市場環(huán)境似乎也正是家電芯片達成國產化替代的好機會。此前MCU缺芯潮期間，國際芯片巨頭為在有限的產能下確保利潤，將產能更多地讓渡于車規(guī)和工控芯片，國內的家電產業(yè)能夠發(fā)展自身的產業(yè)鏈，國產化替代過程也達成了加速。

在客觀條件和環(huán)境都走向就緒的過程里，家電芯片持續(xù)提升國產化率的關鍵在哪里?從幾位發(fā)言人在研討會上的探討大致可以總結，最關鍵的仍然是市場失效率及其反映的可靠性問題。

“說到高品質芯片，芯片功能、技術支持水平、供貨保障，這些都很重要。”封為時說，“但我個人認為芯片的可靠性是最重要因素。而市場失效率是判定一顆芯片是不是高品質的金指標。”所以美仁反復在提0.9PPM這個數(shù)字的重要性，因為實則從功能、性能的角度，像美仁這樣的芯片設計企業(yè)已經有著較高的把控水平。

而在此基礎上，如文首提到的，除了像美的集團及美仁半導體這類發(fā)展思路，有機會達成芯片的大批量出貨和驗證，目前驗證國產家電芯片可靠性的“數(shù)量”和數(shù)據(jù)還不夠?！熬拖穹獠┱f的，從穩(wěn)定性、可靠性層面來看，我們的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)還不夠多?！鼻诜灞硎?，“下一步可能還需要國家政策引導，行業(yè)上下游協(xié)同，以及企業(yè)共同努力，來更大規(guī)模使用我們的產品，這樣才有機會在市場占比上有更大的突破?！?/p>

從終端側的角度來看，熊軍補充說：“有數(shù)量去支撐產品質量穩(wěn)定性、一致性是我們這些企業(yè)最關心的。”熊軍介紹說，TCL于2021年就嘗試旗下家電產品的國產化芯片替代，“今年則全部轉向了國產化，不僅是MCU，還有很多其他小型芯片，包括功率半導體?！?/p>

“2017-2019年，我們是大量應用進口芯片的。其實對比一下故障率，目前***的故障率還是比較可觀的，甚至比一些進口芯片表現(xiàn)還更優(yōu)越一些，可以達到行業(yè)頭部品牌進口芯片的故障率等級。這一塊也給了我們比較多的信心?！?/p>

在以技術為競爭依托的芯片行業(yè)里，封為時最終提到：“***替代的浪潮終將過去。唯有持續(xù)的研發(fā)投入，向更高端的市場方向探索，從跟隨變?yōu)橹鲗?，才能在激烈的市場環(huán)境下生存并發(fā)展壯大?！?/p>

未來的家電芯片還需要什么?

當然其實從整個半導體產業(yè)鏈的角度來看，國產化問題并不止于此，比如說芯片制造能力;以及從產業(yè)更具體的角度，人才培養(yǎng)、成本競爭力、供應保障與交期問題等。實則僅是“可靠性“這一個問題，就不只是芯片企業(yè)需要考量的——在面對更復雜的系統(tǒng)時，可靠性問題還會更為復雜…這些都是需要產業(yè)鏈上下游協(xié)同的。

實則在家電市場，更進一步的芯片技術競爭中，家電設備對于更高端芯片的需求也對國產化芯片替代提出了新的挑戰(zhàn)。“未來家電會朝著高效能、智能化、網(wǎng)絡化這些方向去發(fā)展?！狈鉃闀r說。

這其中的“智能化”可能會成為市場競爭的關鍵?！皬男酒慕嵌葋砜?，智能化意味著需要更多的芯片;軟件會更復雜，需要更大的存儲空間……這些都對未來家電行業(yè)芯片提出了更高的要求?！睙o論是更多的傳感器，更高算力、更智能的處理器，還是可達成智能節(jié)能的功率與電源芯片，乃至多設備互聯(lián)所需的通訊芯片。

熊軍提到一個有趣的數(shù)字：“智能空調普及率雖然在上升，但在線率還是比較低。但我們發(fā)現(xiàn)一些帶有智能感知的、交互體驗比較好的產品，比如語音交互，這類產品的在線率和活躍度就會非常高。我們統(tǒng)計語音空調在線活躍度是常規(guī)智能空調的10倍?！边@是智能化的價值體現(xiàn)實例。

再比如“空調使用過程，能夠根據(jù)負載情況、用戶習慣，越用越節(jié)能、越符合用戶使用習慣”。曲宗峰甚至提及家電在使用10年后，“節(jié)能效果就不大好了，我們通過OTA升級 - 比如烤箱烤制食物的熟度，能夠根據(jù)用戶使用習慣學習一些數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)在云端或邊緣訓練完以后部署給芯片?！边@就是更進一步的AI智能化了，則在端側就要求推理AI芯片的存在。

除了智能化之外，“網(wǎng)絡化是智能化的加速器”。尤其全屋智能預期達成的智能化、無感或被動的家電自動化體驗，網(wǎng)聯(lián)更是其中的基礎，無論是空調、凈化器、加濕器、掃地機器人的互聯(lián)互通，還是可穿戴體感設備與家居設備的互聯(lián)互通。

還有個“高效能”用現(xiàn)在流行的話來說是綠色低碳。就芯片角度來看，功率與電源相關的，IPM以及變頻化本身在家電設備中的逐漸普及，都是這一趨勢的體現(xiàn);而智能控制/處理部分，如前所述，智能化是達成高能效的技術方向。所以智能化、網(wǎng)絡化、高能效三者本身又是相輔相成的。

實際上，這些發(fā)展方向可能還就在美仁半導體的產品規(guī)劃范圍內。除了前文提到的MCU、無線連接IoT芯片以及IPM，封為時還提到：“從高主頻智能SoC/DSP，到智能顯示屏控制、智能感知、AI語音交互和網(wǎng)絡連接等，為后續(xù)更加智能的家電需求儲備技術。目前，相關方向已經在調研和規(guī)劃中，在合適的需求下會擇時推出相關芯片。”

這樣的布局才真正有機會在未來的市場競爭中表現(xiàn)出優(yōu)勢。“在家電產品這種智能化升級換代的過程里，我覺得芯片會迎來新的挑戰(zhàn)和機遇?！狈鉃闀r說，“中國是世界上最大的消費市場之一。那么在終端廠商開始導入***的過程中，隨著數(shù)據(jù)的積累，以及芯片企業(yè)自身能力的提升，我相信***廠家會贏得更多的市場份額?！?/p>

審核編輯 ：李倩