雖受材料漲價(jià)，芯片缺貨影響，但BLDC市場(chǎng)成長(cháng)趨勢依舊

2021-05-23
2019年3月，<電子發(fā)燒友網(wǎng)>舉辦了第一屆“無(wú)刷直流電機控制技術(shù)研討會(huì )”，從那時(shí)候開(kāi)始，<電子發(fā)燒友網(wǎng)>就持續在關(guān)注BLDC產(chǎn)業(yè)的發(fā)展狀況。今年的“2021年無(wú)刷直流電機控制技術(shù)研討會(huì )”，有近20家BLDC產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)參與，其中靈動(dòng)微電子、Keysight、ST、國民技術(shù)、航順芯片、極海半導體、芯旺微、兆易創(chuàng )新、峰岹科技、泰芯半導體、Qorvo等國內外優(yōu)秀企業(yè)的專(zhuān)家做了精彩分享。

從市場(chǎng)反饋，以及與會(huì )嘉賓的分享來(lái)看，雖然今年的BLDC市場(chǎng)受到了原材料漲價(jià)和芯片缺貨的影響，有些應用領(lǐng)域比較難拿到貨源，但價(jià)值量高，利潤率有保障的應用領(lǐng)域還是會(huì )持續增長(cháng)?？偟膩?lái)看，未來(lái)幾年的BLDC市場(chǎng)規模還是會(huì )延續現在的增長(cháng)趨勢，只是增速可能會(huì )稍微放緩。

BLDC電機行業(yè)的市場(chǎng)概況
根據Grand View Research的統計，2020年BLDC的市場(chǎng)規模為171億美元。預計今年的市場(chǎng)規模為179億美元。

預計未來(lái)幾年的年復合增長(cháng)率為5.7%。大家都知道，去年年底以來(lái)，其實(shí)制造業(yè)都面臨著(zhù)很大的困境，比如原材料漲價(jià)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，現在的價(jià)格已經(jīng)突破了7萬(wàn)元一噸，而一年多以前才3.5萬(wàn)元一噸。


圖：全球BLDC市場(chǎng)規模及全球TOP10企業(yè)。

另外，目前BLDC產(chǎn)業(yè)內，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(dòng)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
驅動(dòng)BLDC的驅動(dòng)電路主要有三大部分：控制器、柵極驅動(dòng)，也就是我們常說(shuō)的預驅?zhuān)约肮β蔒OSFET/IGBT，就是通常說(shuō)的驅動(dòng)。還有一個(gè)BLDC反饋給控制器的反饋信號，這個(gè)有用霍爾傳感器的，也有不用霍爾傳感器的方案。

一是最傳統的離散驅動(dòng)解決方案；二是將柵極驅動(dòng)和功率MOSFET集成為IPM，再加上控制器的解決方案；三是將柵極驅動(dòng)集成進(jìn)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MCU，因此，我們主要一MCU為例，按照MCU，MCU+預驅?zhuān)琒oC等幾種形式進(jìn)行了分類(lèi)。

在MCU方面，國內參與企業(yè)比較多，現在國內MCU企業(yè)不下100家，其中很多都是可以用來(lái)做電機控制的。在BLDC產(chǎn)業(yè)內，比較知名的主控MCU企業(yè)有Microchip、TI、ST、英飛凌、NXP等，國內的有兆易創(chuàng )新、華大、靈動(dòng)微、航順等。

MCU+預驅的有TI、ST、峰岹、靈動(dòng)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(lái)說(shuō)，今年可能會(huì )遇到一些困難。因為自從去年年底以來(lái)，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(chǎng)的MCU，國產(chǎn)的可能稍微好點(diǎn)。

據說(shuō)，海外原廠(chǎng)的交貨期基本都超過(guò)16周，也就是4個(gè)月了，普遍在半年左右。比較緊缺的物料需要超過(guò)50周才能拿到貨。也就是說(shuō)可能要等上一年。

現在有的MCU供應商甚至已經(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(jià)，相信不少終端企業(yè)已經(jīng)收到了MCU企業(yè)的漲價(jià)函。

根據公開(kāi)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(shí)間。Q1又增加了2到3個(gè)月，加起來(lái)，就需要8到15個(gè)月才能拿到貨了。

另外，功率器件也是BLDC驅動(dòng)器中用得很多的器件，據IHS Markit統計，2019年中國功率半導體市場(chǎng)需求規模位144.7億美元，預計2020年為151億美元，而今年的市場(chǎng)規模有望達到159億美元。

但同時(shí)，今年的功率器件缺貨也相當嚴重，可以說(shuō)是除了MCU、電源管理芯片之外，第三缺的物料了。



同樣，我們根據市場(chǎng)上的公開(kāi)信息整理了一下目前主要功率器件供應商的交貨周期，相對于MCU來(lái)說(shuō)，交期還是要好一點(diǎn)。相對來(lái)說(shuō)，國內供應商的交期要好一些。比如安世半導體和矽力杰的交期就比其他海外原廠(chǎng)的交期要短2個(gè)月左右。

BLDC電機驅動(dòng)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(gè)BLDC電機驅動(dòng)器就需要使用6個(gè)MOSFET來(lái)進(jìn)行驅動(dòng)。因此，就用量來(lái)說(shuō)還算不少。

在中高端MOSFET及IGBT主流器件市場(chǎng)上，國內主要依賴(lài)進(jìn)口，并基本上被歐美日企業(yè)所壟斷。目前國內的功率半導體龍頭企業(yè)市場(chǎng)占有率仍然較低，這需要國內功率器件廠(chǎng)商的跟進(jìn)。相信隨著(zhù)BLDC電機市場(chǎng)的興起，對國內功率器件廠(chǎng)商來(lái)說(shuō)是一個(gè)崛起的機會(huì )。

BLDC未來(lái)主要的增量市場(chǎng)
BLDC的應用領(lǐng)域非常廣泛，按照行業(yè)來(lái)劃分的話(huà)，可以分為風(fēng)機、泵、電動(dòng)車(chē)、電動(dòng)工具、壓縮機、農機具及汽車(chē)應用等。

據我們觀(guān)察，目前對BLDC需求量比較大的幾個(gè)領(lǐng)域有下面幾個(gè)。

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(lái)看，中國家用風(fēng)扇的產(chǎn)量是非常大的，根據國家統計局的數據，從2013年到2020年家用電風(fēng)扇的數量在逐年增長(cháng)，2020年的產(chǎn)量是2.3億臺。

目前國內主流的小家電廠(chǎng)商，比如美的、先鋒、日彩、艾美特等等，基本上都有采用無(wú)刷電機的產(chǎn)品面市。其中艾美特的數量最大，小米的成本最低。

隨著(zhù)小米等一些跨界廠(chǎng)商的進(jìn)入，家用風(fēng)扇領(lǐng)域的無(wú)刷電機轉換率開(kāi)始加快?，F在，在家用風(fēng)扇領(lǐng)域，國內無(wú)刷電機廠(chǎng)商已經(jīng)有一席之地了。

除了家用風(fēng)扇，還有設備散熱風(fēng)扇，設備扇熱風(fēng)扇其實(shí)在多年以前就開(kāi)始向無(wú)刷電機開(kāi)始轉換。在這個(gè)領(lǐng)域有一個(gè)標桿企業(yè)，那就是依必安派特（EBM），該公司的風(fēng)機和電機產(chǎn)品廣泛應用在了通風(fēng)、空調、制冷、家電、供暖和汽車(chē)等多個(gè)行業(yè)。

目前，國內有不少公司在做與EBM類(lèi)似的無(wú)刷散熱風(fēng)扇，而且已經(jīng)搶占了不少EBM的市場(chǎng)。

再加上，這幾年國內充電樁的興起，國內廠(chǎng)商的機會(huì )應該很大?，F在國家還將充電樁列入了“新基建”項目，今年應該會(huì )有更大的發(fā)展。

還有冰柜冷卻風(fēng)機，由于行業(yè)標準和國家能效標準的影響，冰柜冷卻風(fēng)機開(kāi)始轉向BLDC電機，而且轉換速度相對較快，產(chǎn)品數量比較大。預計在2022年之前，60%的冰柜冷卻機將會(huì )換成變頻電機。目前冰柜冷卻機方面的國內配套廠(chǎng)商主要集中在長(cháng)三角和珠三角地區。

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(guò)由于成本原因，抽油煙機的無(wú)刷化轉換率還不高。

新風(fēng)機和空氣凈化器很多也是采用無(wú)刷電機方案來(lái)做的。目前市面上的產(chǎn)品，小型的一般采用Nedic的外轉子電機，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(gè)這兩年開(kāi)始起量的空氣循環(huán)扇，目前價(jià)值量還算高，比一般的風(fēng)扇要高出100到幾百不等。貴一點(diǎn)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(lái)越多地用到無(wú)刷電機。因為無(wú)刷電機的靜音效果更好，產(chǎn)品的價(jià)格可以賣(mài)得更高。

之前碰到一個(gè)做床上小吊扇的，他們前年開(kāi)始使用無(wú)刷電機方案，第一年出了幾萬(wàn)臺，去年就已經(jīng)超過(guò)20多萬(wàn)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(shí)工業(yè)吊扇也是一個(gè)不小的市場(chǎng)。以前工廠(chǎng)車(chē)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)扇可以廣泛應用于工業(yè)廠(chǎng)房、物流倉儲、展覽館、體育館、候車(chē)廳、機場(chǎng)等大型場(chǎng)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準。

電動(dòng)自行車(chē)
在國內，電動(dòng)自行車(chē)也是一個(gè)不小的市場(chǎng)，根據國家統計局的數據，2020年，我國電動(dòng)自行車(chē)產(chǎn)量達到2966.1萬(wàn)輛。

在國內是電動(dòng)自行車(chē)，國外對電踏車(chē)的需求更大。因為電踏車(chē)既保留了原始騎行體驗，又提供了智能化輔助動(dòng)力。它是一種介于自行車(chē)與傳統電動(dòng)車(chē)之間的交通工具，電踏車(chē)主要通過(guò)傳感器根據騎行信號提供相應動(dòng)力輔助，減少騎行者出力，讓用戶(hù)騎行更加輕松。

其中，歐洲對電踏車(chē)的需求最為旺盛。根據歐洲自行車(chē)行業(yè)協(xié)會(huì )數據統計，2006年到2018年，歐洲市場(chǎng)電踏車(chē)銷(xiāo)量從9.8萬(wàn)輛，增長(cháng)到了250萬(wàn)輛。年均復合增長(cháng)率達到31%。

去年由于疫情的原因，很多國家公交系統停用后，造成了電踏車(chē)銷(xiāo)量暴增，據說(shuō)國內不少做海外貿易的企業(yè)都直接賣(mài)斷貨了。

國內市場(chǎng)處于起步階段。未來(lái)成長(cháng)空間可觀(guān)。目前摩拜、小米、哈羅出行，倍速出行，永久等企業(yè)開(kāi)始在國內嘗試推廣電踏車(chē)。

電動(dòng)工具

電動(dòng)工具是應用最為廣泛的五金機電產(chǎn)品之一。因其結構輕盈、攜帶使用方便、出產(chǎn)效率高，能耗低等特點(diǎn)，廣泛應用在建筑、裝飾裝潢、木業(yè)加工、金屬加工，以及其他制造業(yè)等各應用行業(yè)的鉆、切、磨等加工環(huán)節。

隨著(zhù)技術(shù)的不斷發(fā)展，以及DIY觀(guān)念逐漸被人們接受，電動(dòng)工具的應用范圍也在不斷擴展，許多傳統手動(dòng)工具作業(yè)的領(lǐng)域開(kāi)始更多地被電動(dòng)工具所取代，電動(dòng)工具也正在從產(chǎn)業(yè)應用拓展到家庭生活當中。電動(dòng)工具的需求量正在逐年增加。

電動(dòng)工具的無(wú)刷化其實(shí)很早就開(kāi)始了，在2010年時(shí)，國外有些品牌就推出了采用無(wú)刷電機的電動(dòng)工具了。隨著(zhù)鋰電池技術(shù)的成熟，價(jià)格越來(lái)越親民，手持工具的量級在逐年增加，現在可與插電式的工具平分秋色。

據統計，國內電扳手基本上已經(jīng)實(shí)現了無(wú)刷化，電鉆類(lèi)、高壓型，以及園林類(lèi)工具還沒(méi)有完全無(wú)刷化，不過(guò)也轉換過(guò)程中。

這主要是由于無(wú)刷電機的節能和高效率，讓手持式電動(dòng)工具可以運行更長(cháng)時(shí)間?，F在很多國際廠(chǎng)商和國內廠(chǎng)商都投入很多資源進(jìn)行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，比如Bosch、Dewalt、Milwaukee、Ryobi、Makita等。

目前國內的電動(dòng)工具發(fā)展也很迅速，特別是在江浙一帶，集中很多電動(dòng)工具廠(chǎng)商。最近幾年江浙一帶的無(wú)刷電機控制方案成本下降很快，不少廠(chǎng)商已經(jīng)發(fā)動(dòng)了價(jià)格戰，去年的時(shí)候，據說(shuō)一個(gè)電動(dòng)工具的無(wú)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(guò)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(jià)，如果再用降價(jià)的方式去搶占市場(chǎng)，可能會(huì )血本無(wú)歸，甚至生存都可能成問(wèn)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(jìn)行，期間我進(jìn)去參觀(guān)了一下，發(fā)現很多園林工具可以開(kāi)始電動(dòng)化和無(wú)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速決定了冰箱內部的溫度，而變頻冰箱壓縮機的轉速可根據溫度來(lái)發(fā)生改變，從而可以讓冰箱根據當前的溫度情況做出調整，讓冰箱內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(shí)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(chǎng)商的產(chǎn)品為主，但2010年之后，國內廠(chǎng)商的起步很快，據說(shuō)上海有一家廠(chǎng)商的年出貨量已經(jīng)接近3000萬(wàn)臺左右了。

隨著(zhù)國內半導體廠(chǎng)商的進(jìn)步，不論是主控MCU廠(chǎng)商，預驅Gate Driver，還是功率MOSFET，國內廠(chǎng)商基本都能提供了。


還有就是空調壓縮機，目前變頻空調已經(jīng)基本上深入人心，空調變頻化已經(jīng)是大勢所趨。國內空調的產(chǎn)量也是相當大的。根據國家統計局的統計，2019年空調用電機的產(chǎn)量是3.77億臺，空調用BLDC電機的產(chǎn)量為在2018年時(shí)就超過(guò)9600萬(wàn)臺左右，預計今年會(huì )超過(guò)1億臺。

特別是新的空調能效標準出臺后，隨著(zhù)空調能效標準的逐步提升，變頻空調將面臨全面增長(cháng)機遇，無(wú)刷直流電機的需求則會(huì )在全球市場(chǎng)得到充分體現?？照{電機產(chǎn)業(yè)無(wú)刷直流時(shí)代即將到來(lái)。因為今年7月1日后，舊能效標準的空調產(chǎn)品將禁止銷(xiāo)售。

汽車(chē)

隨著(zhù)新能源汽車(chē)的崛起、智能駕駛的滲透，以及車(chē)聯(lián)網(wǎng)的應用試點(diǎn)，汽車(chē)電子化的趨勢越來(lái)越明顯。

未來(lái)汽車(chē)中，除了驅動(dòng)電機外，電動(dòng)助力轉向系統、電子懸架系統、汽車(chē)穩定性控制系統、汽車(chē)巡航控制系統、ABS、車(chē)身系統（車(chē)窗、門(mén)鎖、座椅、后視鏡、雨刷、天窗等）都將會(huì )大量使用到電機。



一般來(lái)說(shuō)，經(jīng)濟型燃油車(chē)會(huì )配備10個(gè)左右的電機，普通的汽車(chē)會(huì )配備20到30臺電機，而豪華型汽車(chē)則會(huì )配備60到70臺，甚至上百臺電機，而新能源汽車(chē)一般需要130到200臺電機。

隨著(zhù)人們對汽車(chē)使用性能的日益注重，特別是對汽車(chē)舒適性、安全性、燃油經(jīng)濟性，以及環(huán)境保護等要求越來(lái)越高，汽車(chē)上的電子控制裝置和用電設備相應增加，各種電動(dòng)裝置的使用，使得汽車(chē)電機的裝備數量上升。

新能源汽車(chē)是這幾年的發(fā)展趨勢，現在全球政策都同時(shí)在推進(jìn)新能源汽車(chē)發(fā)展。歐美等發(fā)達國家積極布局新能源汽車(chē)市場(chǎng)，通過(guò)各種補貼優(yōu)惠政策和法案，推動(dòng)新能源汽車(chē)的發(fā)展，促進(jìn)傳統燃油車(chē)到電動(dòng)汽車(chē)的轉變。

今年的上海車(chē)展，新能源汽車(chē)成為了絕對的主角，現在傳統汽車(chē)廠(chǎng)商也都紛紛推出電動(dòng)版汽車(chē)。

如今除了蔚來(lái)、小鵬、理想等造車(chē)新勢力，華為、小米、大疆、360等企業(yè)也開(kāi)始跨界進(jìn)入汽車(chē)領(lǐng)域，而這些企業(yè)瞄準的都是電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域?？梢哉f(shuō)未來(lái)電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展趨勢已經(jīng)不可阻擋了

總結

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?xún)?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?？梢哉f(shuō)，今年，中國B(niǎo)LDC產(chǎn)業(yè)有望全面進(jìn)入中國芯的時(shí)代。希望國內通用MCU企業(yè)，兆易創(chuàng )新、靈動(dòng)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(zhù)半導體技術(shù)的進(jìn)步與一些開(kāi)源FOC算法讓更多的方案公司能夠快速進(jìn)入BLDC產(chǎn)業(yè)，帶來(lái)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，碳中和目標和新的能源標準的實(shí)施，將推動(dòng)BLDC電機應用迅速發(fā)展?？梢哉f(shuō)，未來(lái)BLDC市場(chǎng)是被持續看好的。

總的來(lái)說(shuō)，雖然BLDC市場(chǎng)也一樣會(huì )受到芯片短缺、芯片和原材料漲價(jià)問(wèn)題的困擾，但總的來(lái)說(shuō)，原廠(chǎng)對價(jià)值量高的應用肯定是優(yōu)先保證的，比如汽車(chē)、空調、冰箱等應用。而這些應用未來(lái)也是比較有潛力的。因此，我們對未來(lái)幾年BLDC的市場(chǎng)前景持續看好。