國產家電芯片突圍，喜憂參半

如今的中國家用電器市場，完全被國產品牌占據，日韓和歐洲品牌在中國大陸的市場占有率已經少得可憐，據統計，中國三大白色家電（冰箱，空調，洗衣機）年產能超 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、產品來源等情況與家電終端產品相比，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，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值也在上漲，目前已超過單機價值量的 15%，且這一比例還在增長。

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 95%。

白色家電，特別是冰箱，在朝著變頻化方向發展，與以前機械式產品相比，需要用到更多 MCU，很多冰箱現在都有顯示面板，需要多一個顯示和觸控 MCU，變頻板也要多一個變頻 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，空調和洗衣機也在朝著變頻化方向加速，2023 年，空調變頻化普及率有望超過 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進一步上漲。

隨著家電用 MCU 向 32 位轉變，集成化趨勢越來越明顯，因此，結構升級帶來的單位產品附加值顯著提升，這就為相應芯片供應商帶來了更多商機和利潤，為眾多廠商提供了開發新技術的動力。

變頻化的發展趨勢非常有利于 IPM，空調風機的變頻比例快速上升，對應的小功率 IPM 需求迎來了快速增長，變頻洗衣機銷量上漲也提升了市場對 IPM 的需求量。變頻家電需要 2-3 個 IPM 模塊，這可以將家電中芯片的價值量提升約 70%，此外，隨著智能化不斷升級，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 個電源管理 IC。

目前，冰箱冷柜、小家電等主要以 IGBT 分立器件實現變頻或加熱，未來，IPM 體積會進一步減小，性能越來越高，能耗和價格降低，向高電壓、大電流和高集成度模組方向演進，IPM 模塊的應用占比將持續提升，在冰箱冷柜應用中，IPM 未來還有幾十倍的增長空間。

國際大廠占主導地位

目前，無論是 MCU，還是 IPM，特別中高端產品，大部分市場還是被國外芯片大廠把持著。

MCU 方面，日本、德國和美國企業的份額最多，前四大芯片供應商占據著 76% 以上的市場份額，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商分別為 Renesas、英飛凌（收購了 MCU 廠商 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。

國產化進程

面對巨大的家電市場，以及高端化發展趨勢，為了抓住更多商機，中國本土相關芯片企業也在加緊研發進程，爭取能從國際大廠手中奪得更多的中高端芯片市場份額。

以 MCU 為例，最近 3 年，國內相關企業和芯片產品發展很快，主要得益于幾家重點芯片企業前幾年的鋪墊、驗證，使得近 3 年，特別是 2021 年，迎來了出貨量的爆發。不過，在 2022 年，受技術壁壘、價格問題和供需關系變化等因素影響，導致國內一些廠商的 MCU 國產化進程有所放緩。

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

IPM 方面，中國本土產品也保持著良好的發展勢頭，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 產能釋放，極大地緩解了國際大廠產能不足的困擾。本土企業，如士蘭微、斯達半導體、格力新元、美墾半導體等的 IPM 產品市占率達到 10% 左右。

除了以上提到的本土芯片企業，多個家電設備企業也在研發符合自家產品定位的芯片，以求通過量身定制進一步優化性能和能效，同時掌控關鍵零部件供應鏈話語權。

據不完全統計，格力、美的、格蘭仕、海信、創維、海爾、康佳、TCL、長虹等家電品牌都已經成立了芯片設計部門，或通過投資初創芯片公司的方式，開發家電芯片。

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，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合實驗室，研發 GaN 和 SiC 功率器件。

美的特別看重 IPM 的研發，2004 年就與當時的國際整流器公司（已經被英飛凌收購了）、德州儀器和日本三洋等成立了變頻芯片聯合研發實驗室，2014 年在重慶建設 IPM 工廠，并在 2019 年實現 IPM 模塊量產。2021 年初，該重慶 IPM 廠更名為美墾半導體技術有限公司。

相對于格力和美的，海爾和海信在芯片領域的布局更早。

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 年成功研發出數字電視 MPEG-II 解碼芯片「愛國者 I 號」，后者在 2005 年宣布量產首顆 MCU 芯片，該公司后來被東軟載波收購。

2017 和 2019 年，海爾旗下的優家智能科技有限公司聯合瑞昱（Realtek）推出 U+物聯云解決方案 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，使同類進口芯片價格從每顆 13 美元下降到 5 美元。2017 年，海信收購日本東芝電視，整合其畫質芯片設計團隊。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。發展至今，其畫質處理芯片已經迭代 4 次。

其它幾家家電企業也先后研發出了適于自家產品應用的芯片，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，洗衣機為 1.5314 億個，冰箱冰柜為 1.087 億個。雖然疫情給家電行業帶來了一些影響，但整體來看并不嚴重。

盡管家電市場對 MCU 的需求量很大，但國內家電廠商多年來依賴于進口 MCU 芯片，主要來自日本（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化率不到 2%，近幾年，隨著國產 MCU 廠商的快速發展，技術和產品趨于成熟，家電 MCU 國產替代進程加速，2019 年國產 MCU 僅占比 11.1%，2020 年上升到 12%，2021 年，國產 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 IPM 的全球市場份額約 14.7%，這個成績雖然還不錯，但遠低于日本的 71.3%，還有很大的成長空間。

中國本土家電芯片的問題

近些年，經過國內廠商的不懈努力，中國本土家電芯片取得了長足的進步，國產化率也有所提升，但與進口的國際大廠產品相比，仍有差距。

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

其次，國產家電芯片生態系統不夠健全，兼容性不如國際大廠產品。家電廠商如果變更家電芯片，需要投入大量的研發資源，一旦國產家電芯片不能滿足家電廠商現有平臺的要求，不能兼容現有軟件，就會增加成本，降低效率，這是家電企業最不愿意看到的。因此，要想讓家電企業放心使用國產芯片，必須構建起成熟、健全、穩定，兼容性好的生態系統。

再有，中國家電企業自研芯片也存在一定問題，那就是多為中低端產品，高端芯片仍受制于人。

無論是意法半導體、德州儀器等國際大廠，還是中國本土芯片龍頭企業，在芯片研發方面，都比跨界的家電企業具備先天優勢，特別是在性價比方面。

一方面，隨著消費者對家電節能、智能、互聯的需求提升，芯片的功能需求隨之變化，而家電企業的靈活性和產品迭代速度有限；另一方面，家電企業在芯片技術上的專業程度和聚焦程度，很難快速趕上芯片廠商。家電企業需要不斷加大研發投入，才能彌補這些不足，然而，從近幾年研發投入的增長情況來看，家電企業在芯片研發上的投入，與它們想要實現的愿望和效果之間，仍有很大差距，對于很多家電企業來說，這似乎成了一個「無底洞」，有點兒不堪重負了。這就大大降低了它們自研芯片的性價比，而且，越是高端芯片，需要投入的資金量越大，當投入不足時，這些家電企業只能使用自研的中低端芯片，中高端的依然要依賴外購。

未來發展趨勢

未來，家電業會朝著高能效、智能化、網絡化方向發展，家電設備對于更高端芯片的需求也對國產芯片提出了新的挑戰。從芯片的角度來看，智能化意味著需要更多的芯片，需要更大的存儲空間，對傳感器、更高算力、更智能的處理器，以及可實現智能節能的功率和電源管理芯片，還有多設備互聯所需的通信芯片，都提出了更多、更高的要求。同時，軟件會更復雜。

家電變頻技術普及還有很大空間。空調、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品的變頻化也是趨勢。另外，電熱型家電產品，如果用 IGBT 模組，也可實現變頻化。這些會促使 IGBT/IPM 的需求大幅增加。

另外，隨著智能化進一步發展，家電的「學習能力」會逐漸凸顯出來，隨著相關芯片成本下降，用于智能家電的神經網絡芯片 NPU 也會普及開來，同時，用于隱私安全保護和相關數據處理的智能芯片也會在家電領域有廣闊的發展空間。