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行業(yè)資訊
雖受材料漲價，芯片缺貨影響，但BLDC市場成長趨勢依舊
2019年3月，<電子發(fā)燒友網(wǎng)>舉辦了第一屆“無刷直流電機控制技術(shù)研討會”，從那時候開始，<電子發(fā)燒友網(wǎng)>就持續(xù)在關(guān)注BLDC產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r。今年的“2021年無刷直流電機控制技術(shù)研討會”，有近20家BLDC產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)參與，其中靈動微電子、Keysight、ST、國民技術(shù)、航順芯片、極海半導(dǎo)體、芯旺微、兆易創(chuàng)新、峰岹科技、泰芯半導(dǎo)體、Qorvo等國內(nèi)外優(yōu)秀企業(yè)的專家做了精彩分享。
從市場反饋，以及與會嘉賓的分享來看，雖然今年的BLDC市場受到了原材料漲價和芯片缺貨的影響，有些應(yīng)用領(lǐng)域比較難拿到貨源，但價值量高，利潤率有保障的應(yīng)用領(lǐng)域還是會持續(xù)增長。總的來看，未來幾年的BLDC市場規(guī)模還是會延續(xù)現(xiàn)在的增長趨勢，只是增速可能會稍微放緩。
BLDC電機行業(yè)的市場概況
根據(jù)Grand View Research的統(tǒng)計，2020年BLDC的市場規(guī)模為171億美元。預(yù)計今年的市場規(guī)模為179億美元。
預(yù)計未來幾年的年復(fù)合增長率為5.7%。大家都知道，去年年底以來，其實制造業(yè)都面臨著很大的困境，比如原材料漲價嚴重，芯片缺貨等，不少制造企業(yè)都只能停產(chǎn)等原料。
比如，對電機制造企業(yè)用得最多的銅，現(xiàn)在的價格已經(jīng)突破了7萬元一噸，而一年多以前才3.5萬元一噸。
圖：全球BLDC市場規(guī)模及全球TOP10企業(yè)。
另外，目前BLDC產(chǎn)業(yè)內(nèi)，排名比較靠前的企業(yè)有ABB、阿美特克（AMTEK）、日本電產(chǎn)、美蓓亞集團、德昌電機、聯(lián)合運動技術(shù)公司、保德電子公司、北美電氣公司、施耐德電氣、及雷勃電氣（Regal Beloit Corporation）等。
BLDC控制器產(chǎn)業(yè)鏈情況
驅(qū)動BLDC的驅(qū)動電路主要有三大部分：控制器、柵極驅(qū)動，也就是我們常說的預(yù)驅(qū)，以及功率MOSFET/IGBT，就是通常說的驅(qū)動。還有一個BLDC反饋給控制器的反饋信號，這個有用霍爾傳感器的，也有不用霍爾傳感器的方案。
一是最傳統(tǒng)的離散驅(qū)動解決方案；二是將柵極驅(qū)動和功率MOSFET集成為IPM，再加上控制器的解決方案；三是將柵極驅(qū)動集成進控制器中，再加功率MOSFET或者IGBT的解決方案；四是將這三部分都集成在一起的集成ASIC解決方案。
雖然BLDC控制器有多種，比如有MCU、DSP、FPGA、甚至CPU等，但目前使用最多，也最廣泛的要數(shù)MCU，因此，我們主要一MCU為例，按照MCU，MCU+預(yù)驅(qū)，SoC等幾種形式進行了分類。
在MCU方面，國內(nèi)參與企業(yè)比較多，現(xiàn)在國內(nèi)MCU企業(yè)不下100家，其中很多都是可以用來做電機控制的。在BLDC產(chǎn)業(yè)內(nèi)，比較知名的主控MCU企業(yè)有Microchip、TI、ST、英飛凌、NXP等，國內(nèi)的有兆易創(chuàng)新、華大、靈動微、航順等。
MCU+預(yù)驅(qū)的有TI、ST、峰岹、靈動微、士蘭微、晶豐明源等。
ASIC的有TI，ST，羅姆、峰岹、東芝、普誠、Qorvo和Allegro等。
對于采用通用MCU方案的BLDC方案商來說，今年可能會遇到一些困難。因為自從去年年底以來，通用MCU成為了最為緊缺的物料，這包括32位和8位的。特別是海外原廠的MCU，國產(chǎn)的可能稍微好點。
據(jù)說，海外原廠的交貨期基本都超過16周，也就是4個月了，普遍在半年左右。比較緊缺的物料需要超過50周才能拿到貨。也就是說可能要等上一年。
現(xiàn)在有的MCU供應(yīng)商甚至已經(jīng)停止接單2022年的訂單了。比如前幾天發(fā)通告的盛群，以及之前的義隆都暫停接新單了。
與缺貨相伴隨的就是漲價，相信不少終端企業(yè)已經(jīng)收到了MCU企業(yè)的漲價函。
根據(jù)公開信息，目前恩智浦，ST、新唐等的交期基本上都是半年到1年左右的時間。Q1又增加了2到3個月，加起來，就需要8到15個月才能拿到貨了。
另外，功率器件也是BLDC驅(qū)動器中用得很多的器件，據(jù)IHS Markit統(tǒng)計，2019年中國功率半導(dǎo)體市場需求規(guī)模位144.7億美元，預(yù)計2020年為151億美元，而今年的市場規(guī)模有望達到159億美元。
但同時，今年的功率器件缺貨也相當(dāng)嚴重，可以說是除了MCU、電源管理芯片之外，第三缺的物料了。
同樣，我們根據(jù)市場上的公開信息整理了一下目前主要功率器件供應(yīng)商的交貨周期，相對于MCU來說，交期還是要好一點。相對來說，國內(nèi)供應(yīng)商的交期要好一些。比如安世半導(dǎo)體和矽力杰的交期就比其他海外原廠的交期要短2個月左右。
BLDC電機驅(qū)動器用到的功率器件主要以MOSFET、IPM和IGBT為主。比如一般情況下，我們一個BLDC電機驅(qū)動器就需要使用6個MOSFET來進行驅(qū)動。因此，就用量來說還算不少。
在中高端MOSFET及IGBT主流器件市場上，國內(nèi)主要依賴進口，并基本上被歐美日企業(yè)所壟斷。目前國內(nèi)的功率半導(dǎo)體龍頭企業(yè)市場占有率仍然較低，這需要國內(nèi)功率器件廠商的跟進。相信隨著BLDC電機市場的興起，對國內(nèi)功率器件廠商來說是一個崛起的機會。
BLDC未來主要的增量市場
BLDC的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，按照行業(yè)來劃分的話，可以分為風(fēng)機、泵、電動車、電動工具、壓縮機、農(nóng)機具及汽車應(yīng)用等。
據(jù)我們觀察，目前對BLDC需求量比較大的幾個領(lǐng)域有下面幾個。
風(fēng)機
風(fēng)機領(lǐng)域，風(fēng)機包括：風(fēng)扇、油煙機、吹風(fēng)機、風(fēng)簾機、暖通空調(diào)風(fēng)機等等。主要的下游制造商有美的、艾美特、格力、先鋒、華帝、老板等等。
從家用電風(fēng)扇來看，中國家用風(fēng)扇的產(chǎn)量是非常大的，根據(jù)國家統(tǒng)計局的數(shù)據(jù)，從2013年到2020年家用電風(fēng)扇的數(shù)量在逐年增長，2020年的產(chǎn)量是2.3億臺。
目前國內(nèi)主流的小家電廠商，比如美的、先鋒、日彩、艾美特等等，基本上都有采用無刷電機的產(chǎn)品面市。其中艾美特的數(shù)量最大，小米的成本最低。
隨著小米等一些跨界廠商的進入，家用風(fēng)扇領(lǐng)域的無刷電機轉(zhuǎn)換率開始加快。現(xiàn)在，在家用風(fēng)扇領(lǐng)域，國內(nèi)無刷電機廠商已經(jīng)有一席之地了。
除了家用風(fēng)扇，還有設(shè)備散熱風(fēng)扇，設(shè)備扇熱風(fēng)扇其實在多年以前就開始向無刷電機開始轉(zhuǎn)換。在這個領(lǐng)域有一個標(biāo)桿企業(yè)，那就是依必安派特（EBM），該公司的風(fēng)機和電機產(chǎn)品廣泛應(yīng)用在了通風(fēng)、空調(diào)、制冷、家電、供暖和汽車等多個行業(yè)。
目前，國內(nèi)有不少公司在做與EBM類似的無刷散熱風(fēng)扇，而且已經(jīng)搶占了不少EBM的市場。
再加上，這幾年國內(nèi)充電樁的興起，國內(nèi)廠商的機會應(yīng)該很大。現(xiàn)在國家還將充電樁列入了“新基建”項目，今年應(yīng)該會有更大的發(fā)展。
還有冰柜冷卻風(fēng)機，由于行業(yè)標(biāo)準和國家能效標(biāo)準的影響，冰柜冷卻風(fēng)機開始轉(zhuǎn)向BLDC電機，而且轉(zhuǎn)換速度相對較快，產(chǎn)品數(shù)量比較大。預(yù)計在2022年之前，60%的冰柜冷卻機將會換成變頻電機。目前冰柜冷卻機方面的國內(nèi)配套廠商主要集中在長三角和珠三角地區(qū)。
風(fēng)機方面，還有抽油煙機，它是廚房電器的重要組成部分。不過由于成本原因，抽油煙機的無刷化轉(zhuǎn)換率還不高。
新風(fēng)機和空氣凈化器很多也是采用無刷電機方案來做的。目前市面上的產(chǎn)品，小型的一般采用Nedic的外轉(zhuǎn)子電機，大型的空氣凈化器一般都是采用EBM的風(fēng)機。
此外，還有一個這兩年開始起量的空氣循環(huán)扇，目前價值量還算高，比一般的風(fēng)扇要高出100到幾百不等。貴一點的還有兩三千的。
另外，還有一些手持的小風(fēng)扇和便攜的小吊扇也越來越多地用到無刷電機。因為無刷電機的靜音效果更好，產(chǎn)品的價格可以賣得更高。
之前碰到一個做床上小吊扇的，他們前年開始使用無刷電機方案，第一年出了幾萬臺，去年就已經(jīng)超過20多萬臺了，今年到4月份出貨量就達到去年一年的出貨量了。
此外，其實工業(yè)吊扇也是一個不小的市場。以前工廠車間都是采用大的工業(yè)風(fēng)扇，功率大，而且還不太安全。而工業(yè)風(fēng)扇可以廣泛應(yīng)用于工業(yè)廠房、物流倉儲、展覽館、體育館、候車廳、機場等大型場所和高大空間。采用BLDC的工業(yè)吊扇可以達到國家一級能耗標(biāo)準。
電動自行車
在國內(nèi)，電動自行車也是一個不小的市場，根據(jù)國家統(tǒng)計局的數(shù)據(jù)，2020年，我國電動自行車產(chǎn)量達到2966.1萬輛。
在國內(nèi)是電動自行車，國外對電踏車的需求更大。因為電踏車既保留了原始騎行體驗，又提供了智能化輔助動力。它是一種介于自行車與傳統(tǒng)電動車之間的交通工具，電踏車主要通過傳感器根據(jù)騎行信號提供相應(yīng)動力輔助，減少騎行者出力，讓用戶騎行更加輕松。
其中，歐洲對電踏車的需求最為旺盛。根據(jù)歐洲自行車行業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2006年到2018年，歐洲市場電踏車銷量從9.8萬輛，增長到了250萬輛。年均復(fù)合增長率達到31%。
去年由于疫情的原因，很多國家公交系統(tǒng)停用后，造成了電踏車銷量暴增，據(jù)說國內(nèi)不少做海外貿(mào)易的企業(yè)都直接賣斷貨了。
國內(nèi)市場處于起步階段。未來成長空間可觀。目前摩拜、小米、哈羅出行，倍速出行，永久等企業(yè)開始在國內(nèi)嘗試推廣電踏車。
電動工具
電動工具是應(yīng)用最為廣泛的五金機電產(chǎn)品之一。因其結(jié)構(gòu)輕盈、攜帶使用方便、出產(chǎn)效率高，能耗低等特點，廣泛應(yīng)用在建筑、裝飾裝潢、木業(yè)加工、金屬加工，以及其他制造業(yè)等各應(yīng)用行業(yè)的鉆、切、磨等加工環(huán)節(jié)。
隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，以及DIY觀念逐漸被人們接受，電動工具的應(yīng)用范圍也在不斷擴展，許多傳統(tǒng)手動工具作業(yè)的領(lǐng)域開始更多地被電動工具所取代，電動工具也正在從產(chǎn)業(yè)應(yīng)用拓展到家庭生活當(dāng)中。電動工具的需求量正在逐年增加。
電動工具的無刷化其實很早就開始了，在2010年時，國外有些品牌就推出了采用無刷電機的電動工具了。隨著鋰電池技術(shù)的成熟，價格越來越親民，手持工具的量級在逐年增加，現(xiàn)在可與插電式的工具平分秋色。
據(jù)統(tǒng)計，國內(nèi)電扳手基本上已經(jīng)實現(xiàn)了無刷化，電鉆類、高壓型，以及園林類工具還沒有完全無刷化，不過也轉(zhuǎn)換過程中。
這主要是由于無刷電機的節(jié)能和高效率，讓手持式電動工具可以運行更長時間。現(xiàn)在很多國際廠商和國內(nèi)廠商都投入很多資源進行產(chǎn)品開發(fā)，比如Bosch、Dewalt、Milwaukee、Ryobi、Makita等。
目前國內(nèi)的電動工具發(fā)展也很迅速，特別是在江浙一帶，集中很多電動工具廠商。最近幾年江浙一帶的無刷電機控制方案成本下降很快，不少廠商已經(jīng)發(fā)動了價格戰(zhàn)，去年的時候，據(jù)說一個電動工具的無刷電機控制方案也就6、7元左右，有的甚至只需要4、5元。不過今年這些便宜的方案可能就比較慘了，因為利潤率太低，又碰上芯片漲價，如果再用降價的方式去搶占市場，可能會血本無歸，甚至生存都可能成問題。
今年的慕尼黑上海電子展期間，園林藝術(shù)展也在同步進行，期間我進去參觀了一下，發(fā)現(xiàn)很多園林工具可以開始電動化和無刷化，比如剪枝的剪刀、割草機，鼓風(fēng)機等等。
壓縮機
由于冰箱壓縮機的轉(zhuǎn)速決定了冰箱內(nèi)部的溫度，而變頻冰箱壓縮機的轉(zhuǎn)速可根據(jù)溫度來發(fā)生改變，從而可以讓冰箱根據(jù)當(dāng)前的溫度情況做出調(diào)整，讓冰箱內(nèi)的溫度更好地保持恒定。這樣，食物的保鮮效果將更好。變頻冰箱壓縮機大都選擇BLDC電機，因此工作的時候效率更高，噪聲更小，而且使用壽命更高。
這一領(lǐng)域以前是日、韓、臺系廠商的產(chǎn)品為主，但2010年之后，國內(nèi)廠商的起步很快，據(jù)說上海有一家廠商的年出貨量已經(jīng)接近3000萬臺左右了。
隨著國內(nèi)半導(dǎo)體廠商的進步，不論是主控MCU廠商，預(yù)驅(qū)Gate Driver，還是功率MOSFET，國內(nèi)廠商基本都能提供了。
還有就是空調(diào)壓縮機，目前變頻空調(diào)已經(jīng)基本上深入人心，空調(diào)變頻化已經(jīng)是大勢所趨。國內(nèi)空調(diào)的產(chǎn)量也是相當(dāng)大的。根據(jù)國家統(tǒng)計局的統(tǒng)計，2019年空調(diào)用電機的產(chǎn)量是3.77億臺，空調(diào)用BLDC電機的產(chǎn)量為在2018年時就超過9600萬臺左右，預(yù)計今年會超過1億臺。
特別是新的空調(diào)能效標(biāo)準出臺后，隨著空調(diào)能效標(biāo)準的逐步提升，變頻空調(diào)將面臨全面增長機遇，無刷直流電機的需求則會在全球市場得到充分體現(xiàn)。空調(diào)電機產(chǎn)業(yè)無刷直流時代即將到來。因為今年7月1日后，舊能效標(biāo)準的空調(diào)產(chǎn)品將禁止銷售。
汽車
隨著新能源汽車的崛起、智能駕駛的滲透，以及車聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用試點，汽車電子化的趨勢越來越明顯。
未來汽車中，除了驅(qū)動電機外，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電子懸架系統(tǒng)、汽車穩(wěn)定性控制系統(tǒng)、汽車巡航控制系統(tǒng)、ABS、車身系統(tǒng)（車窗、門鎖、座椅、后視鏡、雨刷、天窗等）都將會大量使用到電機。
一般來說，經(jīng)濟型燃油車會配備10個左右的電機，普通的汽車會配備20到30臺電機，而豪華型汽車則會配備60到70臺，甚至上百臺電機，而新能源汽車一般需要130到200臺電機。
隨著人們對汽車使用性能的日益注重，特別是對汽車舒適性、安全性、燃油經(jīng)濟性，以及環(huán)境保護等要求越來越高，汽車上的電子控制裝置和用電設(shè)備相應(yīng)增加，各種電動裝置的使用，使得汽車電機的裝備數(shù)量上升。
新能源汽車是這幾年的發(fā)展趨勢，現(xiàn)在全球政策都同時在推進新能源汽車發(fā)展。歐美等發(fā)達國家積極布局新能源汽車市場，通過各種補貼優(yōu)惠政策和法案，推動新能源汽車的發(fā)展，促進傳統(tǒng)燃油車到電動汽車的轉(zhuǎn)變。
今年的上海車展，新能源汽車成為了絕對的主角，現(xiàn)在傳統(tǒng)汽車廠商也都紛紛推出電動版汽車。
如今除了蔚來、小鵬、理想等造車新勢力，華為、小米、大疆、360等企業(yè)也開始跨界進入汽車領(lǐng)域，而這些企業(yè)瞄準的都是電動汽車領(lǐng)域。可以說未來電動汽車的發(fā)展趨勢已經(jīng)不可阻擋了
總結(jié)
今年是國外芯片缺貨的一年，國產(chǎn)MCU和MOS企業(yè)需要挑起大梁。研發(fā)工程師的創(chuàng)新方案，也可以優(yōu)先選用有貨的中國芯。因為目前就算是中國芯片，有些型號也是比較缺貨的。可以說，今年，中國BLDC產(chǎn)業(yè)有望全面進入中國芯的時代。希望國內(nèi)通用MCU企業(yè)，兆易創(chuàng)新、靈動微、國民技術(shù)、中微、航順等企業(yè)能夠抓住機遇，做大做強。
二是，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的進步與一些開源FOC算法讓更多的方案公司能夠快速進入BLDC產(chǎn)業(yè)，帶來更多的新產(chǎn)品，如服務(wù)機器人、園林工具、白色家電、協(xié)同工業(yè)機器人等。
第三是，碳中和目標(biāo)和新的能源標(biāo)準的實施，將推動BLDC電機應(yīng)用迅速發(fā)展。可以說，未來BLDC市場是被持續(xù)看好的。
總的來說，雖然BLDC市場也一樣會受到芯片短缺、芯片和原材料漲價問題的困擾，但總的來說，原廠對價值量高的應(yīng)用肯定是優(yōu)先保證的，比如汽車、空調(diào)、冰箱等應(yīng)用。而這些應(yīng)用未來也是比較有潛力的。因此，我們對未來幾年BLDC的市場前景持續(xù)看好。