國產(chǎn)家電芯片突圍，喜憂(yōu)參半

如今的中國家用電器市場(chǎng)，完全被國產(chǎn)品牌占據，日韓和歐洲品牌在中國大陸的市場(chǎng)占有率已經(jīng)少得可憐，據統計，中國三大白色家電（冰箱，空調，洗衣機）年產(chǎn)能超 3 億臺，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，則要復雜得多。

目前，應用于空調、冰箱、洗衣機、抽油煙機、洗碗機等家電的芯片和模塊主要有四類(lèi)，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(zhù)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)單機價(jià)值量的 15%，且這一比例還在增長(cháng)。

在常規家電設備中，MCU 和 IPM（智能功率模塊）是應用最廣泛的，前者主要用在智能家電，如吸塵器、洗衣機的智能控制、變頻應用場(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和洗衣機當中，兩者占比超過(guò) 95%。

白色家電，特別是冰箱，在朝著(zhù)變頻化方向發(fā)展，與以前機械式產(chǎn)品相比，需要用到更多 MCU，很多冰箱現在都有顯示面板，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)，空調和洗衣機也在朝著(zhù)變頻化方向加速，2023 年，空調變頻化普及率有望超過(guò) 70%，洗衣機的變頻化普及率也將達到近 50%，這些對 MCU 和功率器件的需求量會(huì )進(jìn)一步上漲。

隨著(zhù)家電用 MCU 向 32 位轉變，集成化趨勢越來(lái)越明顯，因此，結構升級帶來(lái)的單位產(chǎn)品附加值顯著(zhù)提升，這就為相應芯片供應商帶來(lái)了更多商機和利潤，為眾多廠(chǎng)商提供了開(kāi)發(fā)新技術(shù)的動(dòng)力。

變頻化的發(fā)展趨勢非常有利于 IPM，空調風(fēng)機的變頻比例快速上升，對應的小功率 IPM 需求迎來(lái)了快速增長(cháng)，變頻洗衣機銷(xiāo)量上漲也提升了市場(chǎng)對 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(zhù)智能化不斷升級，高檔冰箱將使用 5 組或更多 IPM，空調、洗衣機、洗碗機等通常使用 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 模塊的應用占比將持續提升，在冰箱冷柜應用中，IPM 未來(lái)還有幾十倍的增長(cháng)空間。

國際大廠(chǎng)占主導地位

目前，無(wú)論是 MCU，還是 IPM，特別中高端產(chǎn)品，大部分市場(chǎng)還是被國外芯片大廠(chǎng)把持著(zhù)。

MCU 方面，日本、德國和美國企業(yè)的份額最多，前四大芯片供應商占據著(zhù) 76% 以上的市場(chǎng)份額，它們是瑞薩電子、英飛凌、德州儀器（TI）和意法半導體（ST），此外，Microchip、恩智浦（NXP）和東芝處在第二梯隊。

空調 MCU 市占率排名前三的廠(chǎng)商分別為 Renesas、英飛凌（收購了 MCU 廠(chǎng)商 Cypress）和 TI，三家市占率合計 85% 左右；冰箱 MCU 市占率排名前三的廠(chǎng)商是英飛凌、Renesas 和 Eastsoft（東軟載波），三家市占率合計 58.1% 左右；洗衣機 MCU 市占率排名前三的廠(chǎng)商是英飛凌、Renesas 和 Sinowealth，三家市占率合計 67.3% 左右。

IPM 更是中國本土芯片和模塊供應鏈的軟肋，家電設備中，排名前三的 IPM 供應商為三菱電機半導體、英飛凌和三墾電氣，這三家市占率合計在 60% 以上。

國產(chǎn)化進(jìn)程

面對巨大的家電市場(chǎng)，以及高端化發(fā)展趨勢，為了抓住更多商機，中國本土相關(guān)芯片企業(yè)也在加緊研發(fā)進(jìn)程，爭取能從國際大廠(chǎng)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，國內相關(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，導致國內一些廠(chǎng)商的 MCU 國產(chǎn)化進(jìn)程有所放緩。

目前，中國本土家電 MCU 廠(chǎng)商，如中穎電子、比亞迪半導體、格力零邊界、美仁半導體等的產(chǎn)品市占率正在穩步增長(cháng)，目前占比超過(guò) 15%。

IPM 方面，中國本土產(chǎn)品也保持著(zhù)良好的發(fā)展勢頭，特別是在 2022 年，全球功率器件整體供不應求，家電用 IPM 同樣如此，這一年，國內 IPM 產(chǎn)能釋放，極大地緩解了國際大廠(chǎng)產(chǎn)能不足的困擾。本土企業(yè)，如士蘭微、斯達半導體、格力新元、美墾半導體等的 IPM 產(chǎn)品市占率達到 10% 左右。

除了以上提到的本土芯片企業(yè)，多個(gè)家電設備企業(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)鍵零部件供應鏈話(huà)語(yǔ)權。

據不完全統計，格力、美的、格蘭仕、海信、創(chuàng )維、海爾、康佳、TCL、長(cháng)虹等家電品牌都已經(jīng)成立了芯片設計部門(mén)，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體所，2017 年成立了微電子部門(mén)，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(zhuān)注設計以空調為主的家電 MCU、AIoT SoC 和功率器件，同年，格力還投入 30 億元，幫助聞泰科技收購荷蘭功率器件龍頭安世半導體。

美的集團于 2018 年成立了上海美仁半導體有限公司，開(kāi)始自研芯片。美仁半導體主攻 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體聯(lián)合實(shí)驗室，研發(fā) GaN 和 SiC 功率器件。

美的特別看重 IPM 的研發(fā)，2004 年就與當時(shí)的國際整流器公司（已經(jīng)被英飛凌收購了）、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)驗室，2014 年在重慶建設 IPM 工廠(chǎng)，并在 2019 年實(shí)現 IPM 模塊量產(chǎn)。2021 年初，該重慶 IPM 廠(chǎng)更名為美墾半導體技術(shù)有限公司。

相對于格力和美的，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計有限公司、上海海爾集成電路有限公司，前者于 2001 年成功研發(fā)出數字電視 MPEG-II 解碼芯片「愛(ài)國者 I 號」，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。

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，同年研制出數字視頻處理芯片「信芯 HiView」VPE1X，使同類(lèi)進(jìn)口芯片價(jià)格從每顆 13 美元下降到 5 美元。2017 年，海信收購日本東芝電視，整合其畫(huà)質(zhì)芯片設計團隊。2019 年 6 月將芯片部門(mén)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，空調的需求量為 4.3026 億個(gè)，洗衣機為 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)看并不嚴重。

盡管家電市場(chǎng)對 MCU 的需求量很大，但國內家電廠(chǎng)商多年來(lái)依賴(lài)于進(jìn)口 MCU 芯片，主要來(lái)自日本（38.2%）和德國（25.1%）。2016 年，空調、冰箱、洗衣機三大白電的芯片國產(chǎn)化率不到 2%，近幾年，隨著(zhù)國產(chǎn) MCU 廠(chǎng)商的快速發(fā)展，技術(shù)和產(chǎn)品趨于成熟，家電 MCU 國產(chǎn)替代進(jìn)程加速，2019 年國產(chǎn) MCU 僅占比 11.1%，2020 年上升到 12%，2021 年，國產(chǎn) MCU 占比迅速增加，達到 17.4%，據不完全統計，2022 年占比約 22%，預計 2023 年將達到 27.2%。

2021 年，家電國產(chǎn) IPM 的全球市場(chǎng)份額約 14.7%，這個(gè)成績(jì)雖然還不錯，但遠低于日本的 71.3%，還有很大的成長(cháng)空間。

中國本土家電芯片的問(wèn)題

近些年，經(jīng)過(guò)國內廠(chǎng)商的不懈努力，中國本土家電芯片取得了長(cháng)足的進(jìn)步，國產(chǎn)化率也有所提升，但與進(jìn)口的國際大廠(chǎng)產(chǎn)品相比，仍有差距。

首先，雖然國產(chǎn)家電芯片沒(méi)有明顯的技術(shù)短板，但實(shí)際應用規模不夠大，使用時(shí)間不夠長(cháng)，因此，國產(chǎn)家電芯片穩定性、可靠性和一致性缺乏足夠多實(shí)時(shí)監測數據的支撐，而家電廠(chǎng)商非常注重芯片的可靠性。這樣，沒(méi)有充分的市場(chǎng)數據證明自己可以做得和進(jìn)口芯片一樣，甚至更好，家電廠(chǎng)商就難以放心進(jìn)行大批量采購，很少被使用，就更難拿到需要的數據，從而形成惡性循環(huán)。

其次，國產(chǎn)家電芯片生態(tài)系統不夠健全，兼容性不如國際大廠(chǎng)產(chǎn)品。家電廠(chǎng)商如果變更家電芯片，需要投入大量的研發(fā)資源，一旦國產(chǎn)家電芯片不能滿(mǎn)足家電廠(chǎng)商現有平臺的要求，不能兼容現有軟件，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)放心使用國產(chǎn)芯片，必須構建起成熟、健全、穩定，兼容性好的生態(tài)系統。

再有，中國家電企業(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)論是意法半導體、德州儀器等國際大廠(chǎng)，還是中國本土芯片龍頭企業(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，特別是在性?xún)r(jià)比方面。

一方面，隨著(zhù)消費者對家電節能、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(zhuān)業(yè)程度和聚焦程度，很難快速趕上芯片廠(chǎng)商。家電企業(yè)需要不斷加大研發(fā)投入，才能彌補這些不足，然而，從近幾年研發(fā)投入的增長(cháng)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)現的愿望和效果之間，仍有很大差距，對于很多家電企業(yè)來(lái)說(shuō)，這似乎成了一個(gè)「無(wú)底洞」，有點(diǎn)兒不堪重負了。這就大大降低了它們自研芯片的性?xún)r(jià)比，而且，越是高端芯片，需要投入的資金量越大，當投入不足時(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(lài)外購。

未來(lái)發(fā)展趨勢

未來(lái)，家電業(yè)會(huì )朝著(zhù)高能效、智能化、網(wǎng)絡(luò )化方向發(fā)展，家電設備對于更高端芯片的需求也對國產(chǎn)芯片提出了新的挑戰。從芯片的角度來(lái)看，智能化意味著(zhù)需要更多的芯片，需要更大的存儲空間，對傳感器、更高算力、更智能的處理器，以及可實(shí)現智能節能的功率和電源管理芯片，還有多設備互聯(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 )更復雜。

家電變頻技術(shù)普及還有很大空間?？照{、冰箱的變頻化走得最快，掃地機器人、蒸汽拖把、吸塵器等電機型家電產(chǎn)品的變頻化也是趨勢。另外，電熱型家電產(chǎn)品，如果用 IGBT 模組，也可實(shí)現變頻化。這些會(huì )促使 IGBT/IPM 的需求大幅增加。

另外，隨著(zhù)智能化進(jìn)一步發(fā)展，家電的「學(xué)習能力」會(huì )逐漸凸顯出來(lái)，隨著(zhù)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)，用于隱私安全保護和相關(guān)數據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。