2021年4月28日，<电子发烧友网>举办了“2021年无刷直流电机控制技术研讨会”，近20家BLDC产业链企业参与，其中灵动微电子、Keysight、ST、国民技术、航顺芯片、极海半导体、芯旺微、兆易创新、峰岹科技、泰芯半导体、Qorvo等国内外优秀企业的专家做了精彩分享。从市场反馈，以及与会嘉宾的分享来看，虽然今年的BLDC市场受到了原材料涨价和芯片缺货的影响，有些应用领域比较难拿到货源，但价值量高，利润率有保障的应用领域还是会持续增长。总的来看，未来几年的BLDC市场规模还是会延续现在的增长趋势，只是增速可能会稍微放缓。BLDC电机行业的市场概况根据Grand View Research的统计，2020年BLDC的市场规模为171亿美元。预计今年的市场规模为179亿美元。预计未来几年的年复合增长率为5.7%。大家都知道，去年年底以来，其实制造业都面临着很大的困境，比如原材料涨价严重，芯片缺货等，不少制造企业都只能停产等原料。比如，对电机制造企业用得最多的铜，现在的价格已经突破了7万元一吨，而一年多以前才3.5万元一吨。
图：全球BLDC市场规模及全球TOP10企业。另外，目前BLDC产业内，排名比较靠前的企业有ABB、阿美特克（AMTEK）、日本电产、美蓓亚集团、德昌电机、联合运动技术公司、保德电子公司、北美电气公司、施耐德电气、及雷勃电气（Regal Beloit Corporation）等。BLDC控制器产业链情况驱动BLDC的驱动电路主要有三大部分：控制器、栅极驱动，也就是我们常说的预驱，以及功率MOSFET/IGBT，就是通常说的驱动。还有一个BLDC反馈给控制器的反馈信号，这个有用霍尔传感器的，也有不用霍尔传感器的方案。一是最传统的离散驱动解决方案；二是将栅极驱动和功率MOSFET集成为IPM，再加上控制器的解决方案；三是将栅极驱动集成进控制器中，再加功率MOSFET或者IGBT的解决方案；四是将这三部分都集成在一起的集成ASIC解决方案。虽然BLDC控制器有多种，比如有MCU、DSP、FPGA、甚至CPU等，但目前使用最多，也最广泛的要数MCU，因此，我们主要一MCU为例，按照MCU，MCU 预驱，SoC等几种形式进行了分类。在MCU方面，国内参与企业比较多，现在国内MCU企业不下100家，其中很多都是可以用来做电机控制的。在BLDC产业内，比较知名的主控MCU企业有Microchip、TI、ST、英飞凌、NXP等，国内的有兆易创新、华大、灵动微、航顺等。MCU 预驱的有TI、ST、峰岹、灵动微、士兰微、晶丰明源等。ASIC的有TI，ST，罗姆、峰岹、东芝、普诚、Qorvo和Allegro等。
对于采用通用MCU方案的BLDC方案商来说，今年可能会遇到一些困难。因为自从去年年底以来，通用MCU成为了最为紧缺的物料，这包括32位和8位的。特别是海外原厂的MCU，国产的可能稍微好点。据说，海外原厂的交货期基本都超过16周，也就是4个月了，普遍在半年左右。比较紧缺的物料需要超过50周才能拿到货。也就是说可能要等上一年。现在有的MCU供应商甚至已经停止接单2022年的订单了。比如前几天发通告的盛群，以及之前的义隆都暂停接新单了。与缺货相伴随的就是涨价，相信不少终端企业已经收到了MCU企业的涨价函。根据公开信息，目前恩智浦，ST、新唐等的交期基本上都是半年到1年左右的时间。Q1又增加了2到3个月，加起来，就需要8到15个月才能拿到货了。另外，功率器件也是BLDC驱动器中用得很多的器件，据IHS Markit统计，2019年中国功率半导体市场需求规模位144.7亿美元，预计2020年为151亿美元，而今年的市场规模有望达到159亿美元。但同时，今年的功率器件缺货也相当严重，可以说是除了MCU、电源管理芯片之外，第三缺的物料了。
同样，我们根据市场上的公开信息整理了一下目前主要功率器件供应商的交货周期，相对于MCU来说，交期还是要好一点。相对来说，国内供应商的交期要好一些。比如安世半导体和矽力杰的交期就比其他海外原厂的交期要短2个月左右。BLDC电机驱动器用到的功率器件主要以MOSFET、IPM和IGBT为主。比如一般情况下，我们一个BLDC电机驱动器就需要使用6个MOSFET来进行驱动。因此，就用量来说还算不少。在中高端MOSFET及IGBT主流器件市场上，国内主要依赖进口，并基本上被欧美日企业所垄断。目前国内的功率半导体龙头企业市场占有率仍然较低，这需要国内功率器件厂商的跟进。相信随着BLDC电机市场的兴起，对国内功率器件厂商来说是一个崛起的机会。
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BLDC未来主要的增量市场BLDC的应用领域非常广泛，按照行业来划分的话，可以分为风机、泵、电动车、电动工具、压缩机、农机具及汽车应用等。据我们观察，目前对BLDC需求量比较大的几个领域有下面几个。风机风机领域，风机包括：风扇、油烟机、吹风机、风帘机、暖通空调风机等等。主要的下游制造商有美的、艾美特、格力、先锋、华帝、老板等等。
从家用电风扇来看，中国家用风扇的产量是非常大的，根据国家统计局的数据，从2013年到2020年家用电风扇的数量在逐年增长，2020年的产量是2.3亿台。目前国内主流的小家电厂商，比如美的、先锋、日彩、艾美特等等，基本上都有采用无刷电机的产品面市。其中艾美特的数量最大，小米的成本最低。随着小米等一些跨界厂商的进入，家用风扇领域的无刷电机转换率开始加快。现在，在家用风扇领域，国内无刷电机厂商已经有一席之地了。除了家用风扇，还有设备散热风扇，设备扇热风扇其实在多年以前就开始向无刷电机开始转换。在这个领域有一个标杆企业，那就是依必安派特（EBM），该公司的风机和电机产品广泛应用在了通风、空调、制冷、家电、供暖和汽车等多个行业。目前，国内有不少公司在做与EBM类似的无刷散热风扇，而且已经抢占了不少EBM的市场。再加上，这几年国内充电桩的兴起，国内厂商的机会应该很大。现在国家还将充电桩列入了“新基建”项目，今年应该会有更大的发展。还有冰柜冷却风机，由于行业标准和国家能效标准的影响，冰柜冷却风机开始转向BLDC电机，而且转换速度相对较快，产品数量比较大。预计在2022年之前，60%的冰柜冷却机将会换成变频电机。目前冰柜冷却机方面的国内配套厂商主要集中在长三角和珠三角地区。风机方面，还有抽油烟机，它是厨房电器的重要组成部分。不过由于成本原因，抽油烟机的无刷化转换率还不高。新风机和空气净化器很多也是采用无刷电机方案来做的。目前市面上的产品，小型的一般采用Nedic的外转子电机，大型的空气净化器一般都是采用EBM的风机。此外，还有一个这两年开始起量的空气循环扇，目前价值量还算高，比一般的风扇要高出100到几百不等。贵一点的还有两三千的。另外，还有一些手持的小风扇和便携的小吊扇也越来越多地用到无刷电机。因为无刷电机的静音效果更好，产品的价格可以卖得更高。之前碰到一个做床上小吊扇的，他们前年开始使用无刷电机方案，第一年出了几万台，去年就已经超过20多万台了，今年到4月份出货量就达到去年一年的出货量了。此外，其实工业吊扇也是一个不小的市场。以前工厂车间都是采用大的工业风扇，功率大，而且还不太安全。而工业风扇可以广泛应用于工业厂房、物流仓储、展览馆、体育馆、候车厅、机场等大型场所和高大空间。采用BLDC的工业吊扇可以达到国家一级能耗标准。电动自行车在国内，电动自行车也是一个不小的市场，根据国家统计局的数据，2020年，我国电动自行车产量达到2966.1万辆。在国内是电动自行车，国外对电踏车的需求更大。因为电踏车既保留了原始骑行体验，又提供了智能化辅助动力。它是一种介于自行车与传统电动车之间的交通工具，电踏车主要通过传感器根据骑行信号提供相应动力辅助，减少骑行者出力，让用户骑行更加轻松。其中，欧洲对电踏车的需求最为旺盛。根据欧洲自行车行业协会数据统计，2006年到2018年，欧洲市场电踏车销量从9.8万辆，增长到了250万辆。年均复合增长率达到31%。去年由于疫情的原因，很多国家公交系统停用后，造成了电踏车销量暴增，据说国内不少做海外贸易的企业都直接卖断货了。国内市场处于起步阶段。未来成长空间可观。目前摩拜、小米、哈罗出行，倍速出行，永久等企业开始在国内尝试推广电踏车。电动工具电动工具是应用最为广泛的五金机电产品之一。因其结构轻盈、携带使用方便、出产效率高，能耗低等特点，广泛应用在建筑、装饰装潢、木业加工、金属加工，以及其他制造业等各应用行业的钻、切、磨等加工环节。随着技术的不断发展，以及DIY观念逐渐被人们接受，电动工具的应用范围也在不断扩展，许多传统手动工具作业的领域开始更多地被电动工具所取代，电动工具也正在从产业应用拓展到家庭生活当中。电动工具的需求量正在逐年增加。电动工具的无刷化其实很早就开始了，在2010年时，国外有些品牌就推出了采用无刷电机的电动工具了。随着锂电池技术的成熟，价格越来越亲民，手持工具的量级在逐年增加，现在可与插电式的工具平分秋色。据统计，国内电扳手基本上已经实现了无刷化，电钻类、高压型，以及园林类工具还没有完全无刷化，不过也转换过程中。这主要是由于无刷电机的节能和高效率，让手持式电动工具可以运行更长时间。现在很多国际厂商和国内厂商都投入很多资源进行产品开发，比如Bosch、Dewalt、Milwaukee、Ryobi、Makita等。目前国内的电动工具发展也很迅速，特别是在江浙一带，集中很多电动工具厂商。最近几年江浙一带的无刷电机控制方案成本下降很快，不少厂商已经发动了价格战，去年的时候，据说一个电动工具的无刷电机控制方案也就6、7元左右，有的甚至只需要4、5元。不过今年这些便宜的方案可能就比较惨了，因为利润率太低，又碰上芯片涨价，如果再用降价的方式去抢占市场，可能会血本无归，甚至生存都可能成问题。今年的慕尼黑上海电子展期间，园林艺术展也在同步进行，期间我进去参观了一下，发现很多园林工具可以开始电动化和无刷化，比如剪枝的剪刀、割草机，鼓风机等等。压缩机由于冰箱压缩机的转速决定了冰箱内部的温度，而变频冰箱压缩机的转速可根据温度来发生改变，从而可以让冰箱根据当前的温度情况做出调整，让冰箱内的温度更好地保持恒定。这样，食物的保鲜效果将更好。变频冰箱压缩机大都选择BLDC电机，因此工作的时候效率更高，噪声更小，而且使用寿命更高。这一领域以前是日、韩、台系厂商的产品为主，但2010年之后，国内厂商的起步很快，据说上海有一家厂商的年出货量已经接近3000万台左右了。随着国内半导体厂商的进步，不论是主控MCU厂商，预驱Gate Driver，还是功率MOSFET，国内厂商基本都能提供了。
还有就是空调压缩机，目前变频空调已经基本上深入人心，空调变频化已经是大势所趋。国内空调的产量也是相当大的。根据国家统计局的统计，2019年空调用电机的产量是3.77亿台，空调用BLDC电机的产量为在2018年时就超过9600万台左右，预计今年会超过1亿台。特别是新的空调能效标准出台后，随着空调能效标准的逐步提升，变频空调将面临全面增长机遇，无刷直流电机的需求则会在全球市场得到充分体现。空调电机产业无刷直流时代即将到来。因为今年7月1日后，旧能效标准的空调产品将禁止销售。汽车随着新能源汽车的崛起、智能驾驶的渗透，以及车联网的应用试点，汽车电子化的趋势越来越明显。未来汽车中，除了驱动电机外，电动助力转向系统、电子悬架系统、汽车稳定性控制系统、汽车巡航控制系统、ABS、车身系统（车窗、门锁、座椅、后视镜、雨刷、天窗等）都将会大量使用到电机。
一般来说，经济型燃油车会配备10个左右的电机，普通的汽车会配备20到30台电机，而豪华型汽车则会配备60到70台，甚至上百台电机，而新能源汽车一般需要130到200台电机。随着人们对汽车使用性能的日益注重，特别是对汽车舒适性、安全性、燃油经济性，以及环境保护等要求越来越高，汽车上的电子控制装置和用电设备相应增加，各种电动装置的使用，使得汽车电机的装备数量上升。新能源汽车是这几年的发展趋势，现在全球政策都同时在推进新能源汽车发展。欧美等发达国家积极布局新能源汽车市场，通过各种补贴优惠政策和法案，推动新能源汽车的发展，促进传统燃油车到电动汽车的转变。今年的上海车展，新能源汽车成为了绝对的主角，现在传统汽车厂商也都纷纷推出电动版汽车。如今除了蔚来、小鹏、理想等造车新势力，华为、小米、大疆、360等企业也开始跨界进入汽车领域，而这些企业瞄准的都是电动汽车领域。可以说未来电动汽车的发展趋势已经不可阻挡了总结今年是国外芯片缺货的一年，国产MCU和MOS企业需要挑起大梁。研发工程师的创新方案，也可以优先选用有货的中国芯。因为目前就算是中国芯片，有些型号也是比较缺货的。可以说，今年，中国BLDC产业有望全面进入中国芯的时代。希望国内通用MCU企业，兆易创新、灵动微、国民技术、中微、航顺等企业能够抓住机遇，做大做强。二是，随着半导体技术的进步与一些开源FOC算法让更多的方案公司能够快速进入BLDC产业，带来更多的新产品，如服务机器人、园林工具、白色家电、协同工业机器人等。第三是，碳中和目标和新的能源标准的实施，将推动BLDC电机应用迅速发展。可以说，未来BLDC市场是被持续看好的。总的来说，虽然BLDC市场也一样会受到芯片短缺、芯片和原材料涨价问题的困扰，但总的来说，原厂对价值量高的应用肯定是优先保证的，比如汽车、空调、冰箱等应用。而这些应用未来也是比较有潜力的。因此，我们对未来几年BLDC的市场前景持续看好。
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