國(guó)產(chǎn)家電芯片突圍，喜憂參半

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 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 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。

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。

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，在 2022 年，受技術(shù)壁壘、價(jià)格問題和供需關(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 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，或通過投資初創(chuàng)芯片公司的方式，開發(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。

中國(guó)本土家電芯片的問題

近些年，經(jīng)過國(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)。

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。空調(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。