家电中国芯专题四 用上“中国芯”家电企业需要的不只是技术

　　20年前，这样一个标题出来，你一定会觉得这是在说压缩机。20年后的今天，压缩机这个空调和冰箱正儿八经的“心脏”早已实现全面国产化，但这“心脏”的“心脏”以及变频化、智能化之下许许多多家电的“心脏”——芯片，却像20年前的压缩机一样，因为供应问题卡在了外资品牌这个“坎”上。

　　20年前，广东美芝、上海日立等合资压缩机企业开启了艰苦卓绝的国产自主研发战略，从而成就了GMCC和海立这样的国产压缩机龙头品牌。20年后的今天，中国家电也该在缺“芯”的声浪之中，让芯片国产品牌全面替代外资品牌了。

　　从中美贸易摩擦升级、华为遭遇芯片断供开始，芯片忽然成为举国关注的焦点，半导体行业也因此被推上了风口浪尖。造成家电用芯片缺货的原因主要来自于需求端和供应端两大方面——在需求端，疫情后智能家电、变频家电消费量持续升高，导致MCU、IPM等芯片用量激增；在供应端，就半导体行业本身而言，受新冠疫情影响，外资品牌生产受阻、国产品牌产能不足。

　　根据中国家用电器协会的最新统计数据，2020年家电全行业累计主营业务收入达到1.48万亿元，虽然受新冠疫情影响导致销售规模同比下降1.1%，但下半年的反弹力度巨大，多数品类营收恢复增长。全年家用空调产量规模为1.5亿台，冰箱产量规模为9000万台，洗衣机产量规模为7000万台。

　　在这样的巨量生产规模下，变频产品和智能产品快速上量。以家用空调为例，自2020年7月1日实施新空调能效标准之后，变频空调的内销占比快速提升，目前中国空调零售市场超过90%的产品均为变频机型，而这一比例在一年前还仅为60%。与家电变频化相比，更加全面渗透的则是带有智能控制功能的智能产品，随着移动互联深入人心，智能家电正全面、快速地普及。随着政府引导、技术成熟、互联网和物联网的快速发展，以及各层次品牌的高度参与，预计到2024年，中国智能家电市场规模将突破7000亿元。

　　在变频和智能技术的升级下，家电要用到的芯片种类也在增多。变频和智能两大需求的快速升高，意味着支撑变频家电和匹配智能家电的各类芯片都处在需求激增且会持续增长的状态。据多方参考数据，预计2021年仅大白电IPM需求量就将达到3亿颗，同比增幅将超过40%；包括主控、触控、显示等在内的各类MCU总需求量也将达到5亿颗，同比增幅在10%左右。

　　造成芯片供货瓶颈的原因，表面上看是受疫情影响导致半导体行业上游原材料短缺，深层次原因则是家电企业长期依赖外资品牌的芯片供应，缺少必要的国产芯片替代准备。

　　仍以家用空调为例，据《电器》记者不完全统计，在变频空调压缩机和直流风机的IPM供给中，国产IPM占比仅为10%，包括英飞凌、意法半导体在内的外资品牌占据绝大部分市场空间。而在智能空调的MCU供应占比中，瑞萨、飞思卡尔等外资品牌同样占据了超过90%的市场空间。

　　国内某著名家电企业智能产品负责人表示，这一态势的形成，有明确的历史原因。国外芯片产业起步早、验证成熟。此前，中国家电企业的芯片供应十分稳定，一颗芯片的匹配从研发到生产需要很长时间的验证、测试，并需要取得第三方专业机构的认证。更换一颗成本仅10元的MCU芯片，既耗时又费钱，同时还要承担引发产品质量波动的风险。因此，在外资芯片稳定的供应保障下，家电企业轻易不会冒险更换芯片。

　　家电企业的“不轻易冒险”，令本就起步较晚的国产芯片供应长期以来处于分工细、产能低、投资小的状态。即使近年来国产芯片企业持续升级技术性能和可靠性，但面对市场激增的订单，仍然在各自的上市公司财报中明确提及：产能不足。

　　因此，在供应端，面对外资品牌供应吃紧的情况，国产芯片企业出现了巨大的市场机会，但短期内却无法快速提升供应量。业内人士普遍预计，芯片供货紧张的情况要到2022年下半年才会缓解。在这一过程中，各个家电企业正在加快国产芯片的替代验证工作，但显然，这一挑战并非易如反掌。

　　事实上，家电产品的芯片需求虽然谈不上尖端，但性能要求却不低。《电器》记者从多方采访中得知，随着家电在物联网、人工智能、大数据分析以及直流变频技术等领域需求的升级，家电企业对MCU等芯片的技术要求也在提高。

　　第一，是对MCU处理能力和存储空间要求更高。在节能、低噪、物联、感知等众多控制性能的需求下，传统的8位MCU无论是芯片的运算能力、存储空间，还是外设接口，都已无法满足需求，而32位的MCU将成为主流。

　　第二，要求MCU具有低功耗的无线连接和数据安全保护等性能。在无线连接成为智能家电标配的情况下，如何将无线通信功耗降得更低、稳定性更出色，以及做到完备的数据安全保护成为重点方向。

　　第三，高度集成化。智能家电的触控、屏显模块用量增多，主控MCU的集成化设计将向整合数字与模拟的混合电路方向发展，向集成触摸控制、屏幕显示、多电压输出驱动等模块，实现显示和触摸控制的人机交互功能趋势发展，高集成度成为家电MCU的必然趋势。

　　这些都为国产芯片企业提出了新的要求，但目前国产芯片行业的现状是，拼命研发符合新趋势的芯片产品的同时，还要缩短本身与外资品牌之间的差距。

　　家电企业研发负责人普遍认为，起步较晚的国产芯片整体水平仍与外资品牌存在一定差距。这些差距主要体现在产品整体性能参数不高、大批量生产后的产品一致性和稳定性不足、产能不足。此外，国产芯片企业大多是Fabless模式，即开发设计，晶圆制造和封装都是分工外包，这也造成技术设计与品质保障上的脱节。

　　“其实一些芯片企业的产品已经达到与外资品牌一争高下的水平，他们缺的是家电企业给予的机会。”某家电微电机企业技术负责人表态说，“我们一直在小批量测试国产芯片，但讳莫如深。”

　　现在，面对芯片供应紧张的瓶颈，国产芯片的使用走到了前台，家电企业对用中国“芯”的遮遮掩掩已没有必要。

　　事实上，在众多国产半导体企业加速拓展家电市场的同时，家电企业已经开始对自主研发芯片进行全面布局。

　　美的空调自2010年开始研发IPM，至2020年已实现IPM模块内部半导体芯片自主研发，2021年美的集团投资成立美垦半导体技术公司。而美的集团的另一重大举措，是美的机电事业群旗下的美仁半导体。该公司成立于2018年，目前提供的MCU包括主控MCU、触控MCU和变频MCU，2021年预计可以完成1200万颗销售规模，2022年力争突破5000万颗。

　　2018年8月，格力电器成立全资子公司珠海零边界集成电路有限公司，该公司专注设计开发空调等家电的主控芯片和功率器件芯片。2020年，格力自研芯片已匹配超过1000万台空调。此外，格力电器还是闻泰科技的第二大股东，而闻泰科技正是借助格力的入股资金成功收购了全球著名的半导体公司安世半导体。

　　海信在2019年6月成立青岛信芯微电子科技有限公司。2020年，海信自主研发的TCON 屏端驱动芯片出货量超过4000万颗，累计出货已达到1亿颗，并成功覆盖了从高清到8K超高清全系产品。

　　格兰仕在2020年1月成立跃科技，首期投资100亿元在顺德建设世界级开源芯片基地，自主设计研发生产进程，研发基于RISC-V开源架构的AIoT SOC芯片。

　　最新的家电整机企业涉足半导体的动态则是2020年5月22日，TCL科技与TCL实业共同设立TCL微芯，TCL微芯将作为公司半导体业务平台，围绕集成电路芯片设计、半导体功率器件等领域寻找产业拓展机会。

　　业界专家分析称，家电整机企业投资半导体产业有两大优点，其一是投资规模大，这解决了此前国产芯片企业普遍投资规模小，产品一致性低的难题；其二是自配套测试便捷高效，加速验证国产芯片产业链的稳定性，提升国产芯片产业信心。

　　有意思的是，这一幕似曾相识，20年前，面对外资压缩机供应紧张的局面，家电企业纷纷开启国产替代和自配模式，20年后的今天，家电企业再次纷纷“造芯”，从自配套做起，辅以众多国产半导体企业的支持。技术门槛并不高的家电芯片，国产化之路已不再遥远。