BLDC電機(jī)驅(qū)動(dòng)器發(fā)展趨勢和市場格局

時(shí)間:2022-10-21

來源:電子發(fā)燒友

導(dǎo)語:BLDC電機(jī)其實(shí)是隨著半導(dǎo)體電子技術(shù)發(fā)展而出現(xiàn)的新型機(jī)電一體化電機(jī),它是電力電子、微電子技術(shù)、控制理論和電機(jī)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。它包含電機(jī)和電子兩部分。

  根據(jù)Grand View Research的統(tǒng)計(jì),2021年BLDC的市場規(guī)模是179億美元,預(yù)計(jì)2025年的市場規(guī)??蛇_(dá)223億美元。年復(fù)合增長率為5.7%。

  從市場格局來看,BLDC電機(jī)市場中,亞洲市場的占比最大,占了46.94%,其次是美國,占了21.08%。亞洲其實(shí)有不少技術(shù)實(shí)力都不錯(cuò)的BLDC電機(jī)企業(yè),但主要集中在日本,比如尼得科,松下、美蓓亞、三洋電氣等。國內(nèi)的話,目前主要還是處于追趕階段。但是可以預(yù)見的是,未來BLDC電機(jī)的增長將主要來自亞洲,而亞洲又將主要在中國。

全球電機(jī)控制器市場.jpg

  歐洲的市場份額也不小,約為19%,由于歐洲和美國的起步比較早,他們掌握了很多BLDC電機(jī)的核心技術(shù),未來隨著全球市場對高端BLDC電機(jī)需求的增多,歐美市場的占比也會(huì)緩慢增長。但比例肯定沒有亞洲地區(qū)高。

  BLDC電機(jī)控制器的產(chǎn)業(yè)鏈和市場格局

  BLDC電機(jī)其實(shí)是隨著半導(dǎo)體電子技術(shù)發(fā)展而出現(xiàn)的新型機(jī)電一體化電機(jī),它是電力電子、微電子技術(shù)、控制理論和電機(jī)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。它包含電機(jī)和電子兩部分,電子部分一般就是我們常說的控制器,這個(gè)控制器使用在不同的應(yīng)用場景有不同的叫法,比如在豆?jié){機(jī)、洗衣機(jī)、電冰箱等家用電器;電吹風(fēng)電動(dòng)牙刷等個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品,以及電動(dòng)工具等使用場景中,人們一般稱之為智能控制器;

  而用在電梯、機(jī)器人、機(jī)床、紡織機(jī)、汽車等應(yīng)用場景是,大家又稱之為變頻器、伺服系統(tǒng),或者直接叫電機(jī)控制器等等。

電機(jī)控制器市場.jpg

  根據(jù)沙利文(Frost & Sullivan)統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù),2015-2019 年全球智能控制器行業(yè)的年復(fù)合增長率為5.9%,2019 年全球智能控制器行業(yè)市場規(guī)模達(dá)到了1.5萬億美元,預(yù)計(jì)2024 年將達(dá)到約2萬億美元。

  而中國的伺服市場在2020年時(shí)達(dá)到了164.4億元,預(yù)計(jì)2025年可達(dá)到297.7億元。

  當(dāng)然,因?yàn)橹悄芸刂破骱妥冾l器、伺服系統(tǒng)不僅可以驅(qū)動(dòng)BLDC電機(jī),也能驅(qū)動(dòng)普通的交流電機(jī)等,因此市場規(guī)??雌饋砭捅戎罢f的BLDC電機(jī)的規(guī)模要大一些。

  其實(shí)所有的BLDC電機(jī)控制器的上游原材料基本都是一樣的,都包括IC芯片、電阻電容、隔離器、傳感器、二極管、三極管、MOSFET、或者IGBT等功率器件等等。

  下游的應(yīng)用也非常廣泛,主要包含家用電器、電動(dòng)工具、汽車電子、智能家居、醫(yī)療健康、工業(yè)機(jī)器人、機(jī)床等等。

電機(jī)控制器上下游.jpg

  其中,上游原材料中,最核心的零部件為IC芯片,主要的供應(yīng)商有ST、TI、Microchip、瑞薩、恩智浦、英飛凌,兆易創(chuàng)新、小華半導(dǎo)體、靈動(dòng)、中穎電子、國民技術(shù)、峰岹科技等等;

  控制器廠商主要有代傲、英維斯、拓邦股份、和而泰、朗科智能、貝仕達(dá)克、匯川技術(shù)、雷賽智能、西門子、歐姆龍、松下、三菱、安川電機(jī)、禾川科技、江蘇雷利、臥龍電驅(qū)等等;

  下游各子領(lǐng)域主要的公司有,家用電器的美的、海爾、西門子、九陽、蘇泊爾等家電廠商;電動(dòng)工具領(lǐng)域的博世、百得、TTI等;汽車電子領(lǐng)域的博格華納、尼得科、德賽西威等Tier1廠商,以及特斯拉、BBA、蔚小理等汽車主機(jī)廠商。

  控制器上游產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)袌銮闆r

  控制器內(nèi)用到的IC芯片主要有SoC、DSP、FPGA、MCU等幾種類型,其中以MCU的使用最為廣泛。去年的MCU市場也非常火熱,根據(jù)IC Insights的報(bào)告,2021年,MCU平均售價(jià)(ASP)上漲了10%至0.64美元;出貨量增長12%,達(dá)309億顆,市場規(guī)模為197億美元,預(yù)計(jì)今年將會(huì)增長10%左右達(dá)到215億美元。

  從類別上來看,預(yù)計(jì)未來32位MCU的銷售額的年復(fù)合增長率約為9.4%,16位MCU將會(huì)保持在47億美元規(guī)模,4/8位保持在24億美元左右的市場規(guī)模,不再增長。

  從市場格局方面來看,中國地區(qū)的MCU市場中,主要還是以海外廠商的MCU為主,前六大MCU廠商瑞薩電子、Microchip、ST、恩智浦、英飛凌和TI加起來超過了80%的市場份額。

  在前6大MCU廠商中,瑞薩主要以自研MCU內(nèi)核為主,其他廠商的MCU產(chǎn)品主要基于ArmCortexM內(nèi)核。根據(jù)各公司官網(wǎng)統(tǒng)計(jì),總共有4,500款A(yù)rmCortex-M系列的產(chǎn)品,占所有統(tǒng)計(jì)的32位MCU料號數(shù)量的64%。

  當(dāng)然,國內(nèi)MCU企業(yè)這兩年發(fā)展迅速,目前在國內(nèi)上市的MCU相關(guān)企業(yè)有13家之多,包括了兆易創(chuàng)新、士蘭微、中穎電子、國民技術(shù)、樂鑫科技、芯??萍嫉龋€有BYD半導(dǎo)、中微半導(dǎo)體、恒爍半導(dǎo)體、輝芒微電子等處在上市進(jìn)程當(dāng)中,以及靈動(dòng)、小華半導(dǎo)體、芯旺微、航順、極??萍嫉劝l(fā)展不錯(cuò)的MCU企業(yè)。

  控制器中的另一個(gè)大類產(chǎn)品是功率器件,這包括MOSFET、電源IC、IPM,或者IGBT等產(chǎn)品。據(jù)芯謀研究統(tǒng)計(jì),2021年全球功率IC市場規(guī)模為305億美元。2022年保持穩(wěn)定。2023年,全球半導(dǎo)體芯片、特別是DRAM等存儲(chǔ)器價(jià)格的大幅下滑、庫存消化、市場競爭將導(dǎo)致全球半導(dǎo)體市場和全球功率IC大幅下滑,之后將恢復(fù)增長態(tài)勢。

  但今年的全球功率半導(dǎo)體依舊緊缺。今年3月份ST發(fā)布了漲價(jià)函,由于原材料和物流成本漲幅無法消化,決定在22年Q2期間對旗下所有產(chǎn)品線漲價(jià);英飛凌在2月份發(fā)布了漲價(jià)函,可以看出目前功率半導(dǎo)體的需求仍然很大,供應(yīng)仍然緊張。

  其中,TI、英飛凌、ST、ADI、安森美、瑞薩、NXP等國際半導(dǎo)體供應(yīng)商的市占率較高,國內(nèi)矽力杰、晶豐明源、士蘭微、富滿微、圣邦微、南芯、明微電子、上海貝嶺等在2021年市場表現(xiàn)很好。

  據(jù)Omdia統(tǒng)計(jì),2021年中國功率半導(dǎo)體市場空間是182億美元,預(yù)計(jì)到2025 年,有望達(dá)到195億美元,相比 2021 年復(fù)合增速可達(dá)4.55%。

  IGBT和碳化硅MOSFET是目前功率器件發(fā)展的重點(diǎn)。另外,根據(jù)IHS的數(shù)據(jù),2020年中國功率半導(dǎo)體市場規(guī)模為153億美元,同比增長6.3%。目前中國占全球規(guī)模的35%左右,是全球最大的功率半導(dǎo)體市場。

  在硅MOSFET方面,2020年,硅MOSFET市場規(guī)模約為75億美元,Yole預(yù)計(jì)2020至2026年,年復(fù)合增長率為3.8%,其中大部分來自消費(fèi)電子和汽車市場。

  IGBT方面,斯達(dá)的主電機(jī)控制器的車規(guī)級IGBT模塊已經(jīng)開始大批量配套海外市場。據(jù)統(tǒng)計(jì),斯達(dá)已經(jīng)有50萬的裝車量,不過主要是A00級車,以及部分A級車;時(shí)代電氣獲得了不少汽車項(xiàng)目定點(diǎn),隨著二期產(chǎn)能達(dá)產(chǎn),車規(guī)IGBT有望放量;宏微科技車規(guī)IGBT開始量產(chǎn)??偟膩碚f,國產(chǎn)企業(yè)機(jī)會(huì)很大。

  在中高端MOSFET及IGBT主流器件市場上,國內(nèi)主要依賴進(jìn)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(jìn)。相信隨著BLDC電機(jī)市場的興起,對國內(nèi)功率器件廠商來說是一個(gè)崛起的機(jī)會(huì)。

  特別是SiC和氮化鎵等第三代半導(dǎo)體的應(yīng)用,自從特斯拉用了ST的SiC模塊產(chǎn)品后,引爆了SiC市場。2021年全球SiC市場規(guī)模為11.37億美元,預(yù)計(jì)未來5年的復(fù)合增長率可達(dá)28%。目前主要的玩家有ST、英飛凌、Wolfspeed、羅姆、安森美和三菱。國內(nèi)的新玩家很多,產(chǎn)品主要是以SBD為主,MOSFET比較少。

  GaN方面,2020年的市場規(guī)模是5300萬美元,預(yù)計(jì)到2025年可達(dá)11億美元。而且,現(xiàn)在已經(jīng)有GaN的產(chǎn)品在電機(jī)驅(qū)動(dòng)上的應(yīng)用了。去年底的時(shí)候,我在進(jìn)博會(huì)上就見到了安世半導(dǎo)體和上海電驅(qū)動(dòng)合作的一款GaN電機(jī)驅(qū)動(dòng)解決方案,該方案主要用在A00級車上。另外,TI也在開發(fā)相關(guān)的方案。

  隔離器方面,主要玩家包括海外廠商,TI、ADI、SiliconLabs(已經(jīng)出售給Skyworks)、以及國產(chǎn)廠商納芯微、川土微和榮湃等。思瑞浦最近也推出了隔離器產(chǎn)品,主要針對工廠自動(dòng)化、電力自動(dòng)化、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、電源控制等應(yīng)用場景。

  電機(jī)控制器市場的格局

  國內(nèi)上市的控制器相關(guān)企業(yè)有將近30家,不少都是這兩年才上市的。在市值靠前的21家電機(jī)控制器相關(guān)企業(yè)中,匯川技術(shù)的市值最高,有1544億元。

  匯川技術(shù)主要聚焦在自動(dòng)化、數(shù)字化和智能化的業(yè)務(wù)主航道,主要的產(chǎn)品有變頻器、電梯一體化、PLC、伺服系統(tǒng)、工業(yè)機(jī)器人、以及新能源汽車電驅(qū)系統(tǒng)和電源系統(tǒng)等。去年?duì)I收達(dá)179億元,凈利潤36億元。

國內(nèi)上市企業(yè).jpg

  這里,做控制器的企業(yè)有拓邦股份、和而泰、振邦智能、朗科智能、瑞德智能等上市公司。

  做變頻器和伺服系統(tǒng)的企業(yè)有匯川技術(shù)、禾川科技、正弦電氣、偉創(chuàng)電氣、雷賽智能、信捷電氣等;

  電子發(fā)燒友對這21家控制器上市公司近三年的毛利率情況做了一個(gè)統(tǒng)計(jì),從這個(gè)表格中,我們可以明顯看到幾乎所有的企業(yè)2021年的毛利率都比2020年低,而2020年幾乎都比2019年的毛利率高。

國內(nèi)電機(jī)控制器.jpg

  相信這跟去年半導(dǎo)體行業(yè)大漲價(jià)不無關(guān)系。造成了原材料成本的大幅上漲。

  根據(jù)我們了解到的信息:TI戰(zhàn)略性調(diào)整了,更側(cè)重電源和驅(qū)動(dòng)芯片,去年的漲幅最大,從5%~70%不等,越低ASP的產(chǎn)品漲幅越大;ST從MOS到MCU產(chǎn)品都有,大概漲了22%;NXP的產(chǎn)品漲幅在15%左右。當(dāng)然這個(gè)是原廠漲的價(jià)格,不是現(xiàn)貨市場的漲幅。

  但業(yè)內(nèi)人士普遍預(yù)計(jì),現(xiàn)在漲價(jià)應(yīng)該接近尾聲了,因?yàn)橛行┫M(fèi)端的需求已經(jīng)降下來,要是再漲價(jià),可能很多需求會(huì)被抑制。

  我們看到MOSFET的價(jià)格也已經(jīng)在逐步回落了。2019年開始,美國萬代被臺灣MOS管替代得非???。MOSFET在去年Q3-Q4漲過價(jià)了,今年價(jià)格已經(jīng)有微小回落。預(yù)計(jì),MOSFET今年可能會(huì)有降價(jià)的窗口出現(xiàn)。

  其實(shí),除了IC和MOSFET,變壓器和銅價(jià)、磁芯有關(guān)系(去年磁芯漲50%,整體變壓器漲8-15%),不過,今年變壓器是下降的趨勢。

電機(jī).jpg

  此外,我們統(tǒng)計(jì)了這21家企業(yè)的研發(fā)投入情況,發(fā)現(xiàn)10%研發(fā)投入的企業(yè)基本都是做工業(yè)類和汽車類控制器的,家電和電動(dòng)工具類企業(yè)的研發(fā)投入基本在4%左右。

  不過可喜的是,從近三年的研發(fā)投入看的話,其實(shí)大部分企業(yè)的研發(fā)投入每年都有不同程度的增加。

  結(jié)語

  在市場應(yīng)用方面,BLDC電機(jī)的應(yīng)用其實(shí)非常廣泛,大部分能動(dòng)的東西都需要用到電機(jī),具體來說有,風(fēng)機(jī)、泵、電動(dòng)車、電動(dòng)工具、壓縮機(jī)、農(nóng)機(jī)具,以及汽車應(yīng)用等。這幾年在BLDC電機(jī)應(yīng)用方面也出現(xiàn)了一些新的應(yīng)用,比如吸塵器品類中的洗地機(jī)、電吹風(fēng)中的高速風(fēng)筒、自動(dòng)割草機(jī)等,另外,由于能源效率要求的提高,以前一些使用有刷電機(jī)的地方也在開始替換成BLDC電機(jī),比如電動(dòng)工具、空調(diào)、洗衣機(jī)等應(yīng)用。未來,在BLDC電機(jī)的前景還是相當(dāng)不錯(cuò)的。

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