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来源：半岛在线登录官网 发布时间：2024-07-10 20:48:37
说起电机，大家可能并不陌生。它在我们的生活中随处可见，小到吹风机、风扇、电动玩具，大到汽车、飞机等，到处都有电机的身影。
从定义上来看，电机是指依据电磁感应定律实现电能转换传递的一种电磁装置，最大的作用是产生驱动转矩，作为电器或者各种机械的动力源。根据用途的不同，电机可划分驱动动机和控制电机。其中，驱动电机直接将电能转化成机械能，大多数都用在电动工具、家电及其他通用小型机械设备中；而控制电机大多数都用在转速、位置的精确控制，可大致分为步进电机和伺服电机。
作为新能源汽车三大核心部件之一，驱动电机替代传统汽车的发动机作为电动汽车的主要执行机构，其性能的的高低决定了爬坡能力、加速能力及最高车速等汽车行驶的主要性能指标，直接影响车辆动力性、经济型和舒适性。
根据不同的技术路线，新能源汽车驱动电机又可大致分为直流电机、交流异步电机、永磁同步电机、开关磁阻电机。其中永磁同步电机在制造转子时加入永磁体，具有功率密度高、力能指标好、高效率节约能源、结构相对比较简单、可靠性高等优势，是我们国家新能源车最主要的电机类型，占比在97%以上。
当然，电机是不会自己运转的，它的正常工作离不开电机驱动芯片的带动。电机驱动芯片是包含了速度控制、力矩控制、位置控制及过载保护等功能的集成电路。它能够准确的通过输入信号，按照内置的算法控制电机绕组电路流动方向，从而控制电动机的启停与转动方向。
此外，电机驱动芯片还集成了逻辑运算电路与功率驱动电路，利用它可以与主处理器、电机和增量型编码器构成一个完整的运动控制管理系统，可拿来驱动直流电机、步进电机及继电器等感性负载。
近年来，随着下游驱动电机的快速地发展，带动了电机驱动芯片市场一直增长。据市场调查与研究机构Research And Markets统计，2021年全球电机驱动芯片市场规模为38.8亿美元，预计2028年可增长至55.9亿美元，年复合增长率约为5.3%；中国方面，近年来中国电机驱动芯片从始至终保持稳定增长趋势，2020年市场规模达127.45亿元，同比增长1.42%。随着我们国家机械机电与电子信息行业的持续稳定发展，预计2022年市场规模将达135亿元。
从产品市场应用情况去看，消费电子是电机驱动器芯片最大的应用市场，占比达到24.23%，金额为9.40亿美元；工业及汽车领域紧随其后，分别占比18.47%和15.02%，对应的金额分别为7.17亿美元和5.83亿美元。
竞争格局方面，目前全球主要厂商包括德州仪器、意法半导体、安森美、英飞凌、罗姆、Allegro、东芝、松下、恩智浦，美信等，2021年全球前十大厂商份额占比约67%。
和国外国外厂商相比，中国在电机驱动器芯片领域起步晚，技术相对落后，虽然近年来涌现了峰岹科技、必易微、比亚迪半导体、兆易创新、率能半导体、灵动微、凌鸥创芯、澎湃微、旋智科技、芯弦半导体等一大批的电机驱动芯片企业，但目前尚未出现绝对的龙头厂商。即使在国内电机驱动器芯片领先的峰岹科技，占全球的市场占有率也仅1.05%而已。
作为电机驱动芯片终端重要的应用场景之一，近年来在新能源汽车快速地发展的带动下，车规电机驱动芯片需求快速提升。
从销量来看，2021年全球新能源汽车总销量675万辆，同比增长108%。其中，我国总销量为352.1万辆， 同比增长157.5%，为全球最大的市场。作为电动汽车的主要驱动来源，电机占到整车价值的10%左右，是新能源汽车产业链最为核心的零部件之一。随着新能源汽车的产销两旺，配套电机的销量也逐渐水涨船高。
从上表能够准确的看出，2021年全球电机配套企业都取得了不错的成绩，前十大企业销量都超过了10万台。其中，弗迪动力（比亚迪）、特斯拉、方正电机销量位列行业前三，分别为58.36万台、38.72万台、33.21万台。增长方面，除了双林汽车外，前十大企业都实现了翻倍增长，其中弗迪动力（比亚迪）同比增长232.5%，特斯拉同比增长179.6%。有必要注意一下的是，前十大企业中，增长幅度最大的是汇川技术，受益于去年同期基数较小的原因，同比增长超过了5倍。
按照类别的不同，电机行业厂商可分为整车厂自供体系、动力系统集成商（Tier1）、第三方电机供应商三大阵营。其中，整车厂自供体系主要是整车厂出于供应链安全、成本控制等考虑，设立子公司或合资公司自供电驱动、电源产品，代表公司有特斯拉、比亚迪旗下的弗迪动力、蔚来旗下的蔚然动力、长安旗下的蜂巢能源等；而动力系统集成商通常为海外汽车零部件Tier1巨头企业，如联合电子、日电产、博世、大陆、博格华纳等。他们凭借深厚的技术、工艺及全球主流车企客户资源，在新能源汽车电机领域仍然占有一席之地；此外，第三方电机供应商近年来在能源汽车的发展浪潮中也快速崛起，这一些企业通常会同时布局电机、电控、电源与“多合一”系统，代表厂商有方正电机、大洋电机等。
从市场集中度来看，2021 年电机销量前十的企业占据约 74%左右的市场占有率，行业集中度较高。从供应商类型来看，销量前十的企业中有三家为整车厂，其中比亚迪市场占有率约占 17.93%，排名第一；特斯拉市场占有率约11.90%，排名第二；蔚来市场占有率5.58%，三者市场占有率合计约35%。 其余七家均为动力系统集成商（Tier1）和第三方供应商，合计约占40%左右的市场份额。
为了应对下游电机需求量的大幅度的增加，提升个人的市场占有率，近年来国内第三方电机供应商陆续发起募投项目，以实现产能的迅速扩张。其中，方正电机拟投资12.4亿元建设新能源汽车驱动电机项目，项目达成后预计新增驱动电机180万台产能；巨一科技拟募资6.7亿元建设新能源汽车新一代电驱动系统产业化项目，项目达成后预计新增电驱动系统50万台产能；英搏尔拟募资7.68亿元建设珠海生产基地技术改造及产能扩张项目和山东菏泽新能源汽车驱动系统产业园项目，新增产能全部达产后，公司将形成超过40万台套的产能。
值得一提的是，由于近几年驱动电机门槛大幅度的提高，扁线电机相比传统圆线大幅度提高了功率密度，带来电机体积小型化，使得原材料需求更少及成本下降，电机由圆线向扁线年以来，ModelY、Model3、极氪001、比亚迪DMI全系均已采用扁线电机，考虑到扁线高功率密度、高能量转换效率、散热性好等优势，预计未来3-5年扁线电机渗透率将快速提升。
而在电机驱动芯片方面，“自主内核”+“算法硬件化”+“高集成度”将成为未来发展的方向。以峰岹科技为例，公司目前慢慢的开始使用开源的精简指令集架构RISC-V自研ME内核，打造双核MCU，在应对复杂任务的高效性基础上，兼具自主性和性价比；与此同时，为有效提升控制算法的运算速度和控制芯片可靠性，通过硬件化的技术路径实现电机控制算法，从而为电机效率和高可靠性的实现提供有力支撑；此外，为顺应终端小体积化、轻量化的趋势，公司电机控制专用芯片已在内部集成了电机驱动控制方案所需外设，大幅度减少外围器件，来提升了控制板的集成度。
虽然电机驱动芯片长期以来一直被国外大厂垄断，但是在我国政府和资本的全力支持下，近年来也涌现出类似必易微、峰岹科技、兆易创新等不少的优秀企业。尤其是在车规电机驱动芯片领域，随着比亚迪半导体、峰岹科技 、智芯半导体等国内厂商的崛起，填补了我国车规电机驱动芯片的技术空白，并逐渐缩小了与国外大厂的技术差距。
业内人士指出：“车规级电机驱动芯片采用高可靠性的车规级制造工艺，严格按照AEC-Q100品质衡量准则测试认证，遵循IATF16949体系下生产管控流程，安全等级可最高达到ISO26262 ASILB标准。由于电机驱动控制芯片对电机性能实现具有决定性影响，因此计算机显示终端要求极高，从研发到量产时间跨度通常长于消费和工业产品。一般而言，厂商研发需要2年左右的时间，下游计算机显示终端从样品测试到大批量供货通常也需要2年的时间。虽然研发周期以及市场导入周期较长，但产品被采用后不易被替换，具有有较强的客户粘性。”
作为我们国家新能源汽车龙头比亚迪所孵化的半导体企业，比亚迪半导体成立于2004年，公司已量产IGBT、SiC 器件、IPM、MCU、CMOS 图像传感器、电磁传感器、LED 光源及显示等产品，应用于汽车的电机驱动控制管理系统、整车热管理系统、车身控制管理系统、电池管理系统、车载影像系统、照明系统等重要领域。日前，比亚迪半导体自研的汽车电机驱动芯片已经通过AEC-Q100车规级认证，已批量应用于自家新能源汽车上。
据了解，该款产品为BF1181系列新产品，是一款车规级1200V磁隔离单通道栅级电机驱动芯片，具备优秀能力的动态性能和工作稳定性，并集成了多种功能，如故障报警、源密勒钳位、去饱和保护、主次级欠压保护、模拟电平检测等，可用于实现温度或电压的检测。其CMTI达100KV/μs以上，可兼容IGBT&SiC MOSFET的驱动，输出驱动峰值电流高达±8A，满足4500Vus 60s脉冲绝缘要求，适应-40℃～150℃环境和温度范围。
除了比亚迪半导体之外，峰岹科技面向汽车领域推出的车规级专用IC也通过了AEC-Q100 认证，正式推向汽车BLDC电机蓝海市场。
据公司介绍，此次通过车规级验证的是一款BLDC电机控制专用芯片FU6832N1。FU6832N1检视温度等级为 Grade 1，芯片工作时TJ(-40 –150 ℃)，TA(-40 –125 ℃)，可以大范围的应用在车身控制的相关电机控制领域中，包括汽车散热水泵、主动进气格栅、玻璃升降控制、汽车坐垫、座椅通风、汽车升降杆等。此外，FU6832N1芯片内部集成AD、AMP、DAC、LDO、DMA、 Driver等，集成ME电机控制内核，包含硬件PI、LPF、MDU、FOC功能模块，能够直接进行快速高效的运算。
在初创公司中，成立于2019年的智芯半导体在近日也推出了汽车级电机驱动芯片系列新产品Z20A13100。据其介绍，该产品符合 AEC-Q100标准，支持ASIL-B系统模块设计，主要面向12V/24V的各种汽车电机应用，如汽车水泵、油泵、风扇、转向及刹车系统等。随着Z20A13100的推出，结合公司已量产的M0+/M4系列的MCU以及自主开发的电机控制算法，智芯可以为各种汽车电机应用提供完整的系统级解决方案。
中国拥有全球最大的新能源汽车市场，在新能源汽车 “新四化”的推动下，国产车规电机驱动芯片的研发与设计企业不断崛起，填补了我国在这一方面的技术空白，并逐渐缩小了与国外同行业企业的技术差距。
此外，由于半导体产业外部环境的复杂和不确定性，我国需要尽快实现核心领域芯片的自主、安全、可控发展。因此，可以预期的是，在未来较长时间内，国内车规电机驱动芯片行业有望在国产替代的浪潮中蓬勃发展。
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