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BLDC加速渗透,国产主控如何优化芯片性能?

近几年来,国内电机市场规模在不断增大,产量也在不断提升。尤其是随着科学技术的进步,电机逐步向BLDC等高端电机产品迈进,电机智能化和高效节能化成为我国当前电机行业发展的主要方向。

  从高速风筒到智能家电、从扫地机器人新能源汽车,诸多终端产品都在使用BLDC电机替代传统电机,旺盛的终端需求正在推动BLDC电机芯片市场迅速发展。在BLDC芯片行业内耕耘已久的厂商——国民技术、灵动微电子和航顺芯片,这些行业知名厂商也分享了各自对于2024年BLDC市场与发展趋势的判断。

  BLDC迅速替代常规应用市场,加速渗透更多的新型应用

  对于今年BLDC市场的景气度,三家厂商都给出了较高的期望。灵动微电子表示“BLDC市场仍旧会蒸蒸日上,一方面生活上的智能化,工业上的智造都离不开电机控制,另一方面旧有的电机应用,比如交流电机应用,也在逐步切换成BLDC电机。美容美发,家用电器,电动工具,汽车电机都会是未来BLDC的大市场”。

  航顺芯片认为在人工智能物联网技术的不断发展背景下,BLDC电机需求还会持续增长,“今年有望在智能家居、智慧物流、新能源汽车等领域加速渗透”。

  “面向小型化、高性能的IPD第三代BLDC电机控制技术已经成熟,在各芯片厂、方案商、电机厂的共同努力下已逐渐投入市场,并迅速占领了常规应用市场”,国民技术对目前的市场评价道,“BLDC目前在高速吹风机、电动牙刷、智能马桶、出行工具、个人航拍等市场已在加速渗透”。

  家电领域一直是电机的大市场,智慧家电的趋势带动了家电各细分领域对电机的性能、效率和可靠性等方面的要求也在不断提高,尤其是白电领域,BLDC正在加速渗透。个护类家电(如筋膜枪、剃须刀等)、空气处理类家电(如空气净化器、新风、除湿器等)也都是现在年轻人比较青睐的产品,这些市场中BLDC替代都呈现出加速趋势。

  新能源汽车作为现在最具话题度的赛道,汽车的电动化和智能化衍生出大量的电机需求,BLDC在汽车市场得到了广泛应用,新能源车市场肯定是重点渗透领域,不少厂商都在推进汽车电子领域的BLDC市场拓展。

  在今年重点布局的领域,航顺表示今年会瞄准电动工具、高速风筒等小家电产品,空调、冰箱、洗衣机等大家电变频应用布局,并且会有低成本和高性能两种电机控制MCU出来。

  国民技术今年则会面向高性能应用的无人机行业、伺服控制器行业进行产品和算法方面的布局,BLDC芯片产品方面会推出多款高性能MCU,为高端应用国产化添砖加瓦。

  紧抓BLDC控制设计方向,持续优化电机芯片性能

  现在终端市场越来越倾向于芯片级的解决方案,单颗芯片要集成更多的器件和功能,简化外围电路,一颗优良的电机芯片解决方案,应该是一个系统级的集成,而不是简单地将芯片拿来封在一起。

  对于电机芯片集成性要如何提高,国民技术表示“从行业角度来看,就是第三代IPD控制技术,智能功率管理设备,集MCU+预驱+MOS+OPA+保护+算法的深度垂直整合化的产品,配套智能化的工业级开发调试工具。以高性能低成本且小体积的MCU为中心构成单芯片弱电系统与高性能强驱模块进行SIP合封是一个主流的技术走向”。目前如何在最小的芯片面积上定义出最适合的IPD合封的MCU,是MCU厂商正在思考的问题。国民技术认为需要考虑IPD合封MCU处理性能,还要解决芯片PIN的布局,PWM/OPA/ADC/COMP/FLASH/RAM/阻抗/供电/滤波等资源指标分配。

  当然,除了集成性的提高,电机对控制芯片的诉求还体现在MCU的性能、算法的性能上,国民技术MCU产品在高性能方面,有处于客户试用阶段主频高达240MHz的基于Arm-Cortex M4F内核以及正在研发当中基于Arm-Cortex M7内核的高性能MCU。在电控算法方面,国民技术也表示随着MCU性能的提高和处理能力的增强,在面对无感、伺服等多种应用场景时,将会采用更高精度的电控算法进行处理。

  对于集成性的提高,灵动表示“集成度越高,系统成本越低,产品有特色的同时针对的市场也越狭窄,投入的风险也就越大。未来对产品定位的精准性,对产品研发的工艺选择,对产品的平台化覆盖要求也就更高。我们一直专注在电机领域,针对不同电压的电机,针对不同集成度的要求,针对不同芯片资源需求都有对应的产品”。

  在MCU性能上,灵动认为MCU的性能和算法的通配性,与MCU的算力资源相关,变相与MCU的成本相关。如灵动的ARM-Star内核系列产品,有着超过ARM-M4的算力;同时灵动的M0系列产品在算力与应用需求之间有着极佳的平衡,有着极高的性价比。

  航顺也能提供解决不同需求的产品,不仅提供性价比很高的电机控制MCU,同时提供各类电机控制的整套应用方案,极大缩短产品开发周期,帮助客户产品快速量产。

  写在最后

  对于未来BLDC电机控制技术风向的发展,除了集成化的进一步提高,灵动微电子在采访中还提到了“高度集成的混合信号链产品,在关注成本价格的同时要利用集成优势打造高可靠性,机电一体化的电控系统。另一个方向高算力芯片,支持类似多电机控制,复杂控制的应用,利用一款芯片同时满足电控和接口通信”。

  同时随着人工智能和机器学习技术的不断进步,电机控制器将具备更高的智能化水平,航顺认为电机控制芯片未来会向算法集成、嵌入式AI以及预驱和驱动芯片集成方向发展。

  “小型化、集成化、智能化、通用化会是未来电机芯片发展的方向。BLDC电机控制最终会和其他行业一样,经历百花齐放到几家独大的阶段。BLDC是跨学科的行业应用,智能化和传统相结合的存在时间会比较长,但智能化最终会到来。”国民技术对于未来电机控制智能化充满信心。

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