BLDC電機驅(qū)動器發(fā)展趨勢和市場格局

時間:2022-10-21

來源:電子發(fā)燒友

導語:BLDC電機其實是隨著半導體電子技術發(fā)展而出現(xiàn)的新型機電一體化電機,它是電力電子、微電子技術、控制理論和電機技術相結(jié)合的產(chǎn)物。它包含電機和電子兩部分。

  根據(jù)Grand View Research的統(tǒng)計,2021年BLDC的市場規(guī)模是179億美元,預計2025年的市場規(guī)??蛇_223億美元。年復合增長率為5.7%。

  從市場格局來看,BLDC電機市場中,亞洲市場的占比最大,占了46.94%,其次是美國,占了21.08%。亞洲其實有不少技術實力都不錯的BLDC電機企業(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。但是可以預見的是,未來BLDC電機的增長將主要來自亞洲,而亞洲又將主要在中國。

全球電機控制器市場.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電機的核心技術,未來隨著全球市場對高端BLDC電機需求的增多,歐美市場的占比也會緩慢增長。但比例肯定沒有亞洲地區(qū)高。

  BLDC電機控制器的產(chǎn)業(yè)鏈和市場格局

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

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

電機控制器市場.jpg

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

  而中國的伺服市場在2020年時達到了164.4億元,預計2025年可達到297.7億元。

  當然,因為智能控制器和變頻器、伺服系統(tǒng)不僅可以驅(qū)動BLDC電機,也能驅(qū)動普通的交流電機等,因此市場規(guī)模看起來就比之前說的BLDC電機的規(guī)模要大一些。

  其實所有的BLDC電機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。

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

電機控制器上下游.jpg

  其中,上游原材料中,最核心的零部件為IC芯片,主要的供應商有ST、TI、Microchip、瑞薩、恩智浦、英飛凌,兆易創(chuàng)新、小華半導體、靈動、中穎電子、國民技術、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、貝仕達克、匯川技術、雷賽智能、西門子、歐姆龍、松下、三菱、安川電機、禾川科技、江蘇雷利、臥龍電驅(qū)等等;

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

  控制器上游產(chǎn)業(yè)鏈市場情況

  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?;馃幔鶕?jù)IC Insights的報告,2021年,MCU平均售價(ASP)上漲了10%至0.64美元;出貨量增長12%,達309億顆,市場規(guī)模為197億美元,預計今年將會增長10%左右達到215億美元。

  從類別上來看,預計未來32位MCU的銷售額的年復合增長率約為9.4%,16位MCU將會保持在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,總共有4,500款ArmCortex-M系列的產(chǎn)品,占所有統(tǒng)計的32位MCU料號數(shù)量的64%。

  當然,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、樂鑫科技、芯??萍嫉?,還有BYD半導、中微半導體、恒爍半導體、輝芒微電子等處在上市進程當中,以及靈動、小華半導體、芯旺微、航順、極海科技等發(fā)展不錯的MCU企業(yè)。

  控制器中的另一個大類產(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,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,全球半導體芯片、特別是DRAM等存儲器價格的大幅下滑、庫存消化、市場競爭將導致全球半導體市場和全球功率IC大幅下滑,之后將恢復增長態(tài)勢。

  但今年的全球功率半導體依舊緊缺。今年3月份ST發(fā)布了漲價函,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;英飛凌在2月份發(fā)布了漲價函,可以看出目前功率半導體的需求仍然很大,供應仍然緊張。

  其中,TI、英飛凌、ST、ADI、安森美、瑞薩、NXP等國際半導體供應商的市占率較高,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,2021年中國功率半導體市場空間是182億美元,預計到2025 年,有望達到195億美元,相比 2021 年復合增速可達4.55%。

  IGBT和碳化硅MOSFET是目前功率器件發(fā)展的重點。另外,根據(jù)IHS的數(shù)據(jù),2020年中國功率半導體市場規(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預計2020至2026年,年復合增長率為3.8%,其中大部分來自消費電子和汽車市場。

  IGBT方面,斯達的主電機控制器的車規(guī)級IGBT模塊已經(jīng)開始大批量配套海外市場。據(jù)統(tǒng)計,斯達已經(jīng)有50萬的裝車量,不過主要是A00級車,以及部分A級車;時代電氣獲得了不少汽車項目定點,隨著二期產(chǎn)能達產(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)機會很大。

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

  特別是SiC和氮化鎵等第三代半導體的應用,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,預計未來5年的復合增長率可達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,預計到2025年可達11億美元。而且,現(xiàn)在已經(jīng)有GaN的產(chǎn)品在電機驅(qū)動上的應用了。去年底的時候,我在進博會上就見到了安世半導體和上海電驅(qū)動合作的一款GaN電機驅(qū)動解決方案,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,主要針對工廠自動化、電力自動化、電機驅(qū)動、電源控制等應用場景。

  電機控制器市場的格局

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

  匯川技術主要聚焦在自動化、數(shù)字化和智能化的業(yè)務主航道,主要的產(chǎn)品有變頻器、電梯一體化、PLC、伺服系統(tǒng)、工業(yè)機器人、以及新能源汽車電驅(qū)系統(tǒng)和電源系統(tǒng)等。去年營收達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、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統(tǒng)計,從這個表格中,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)電機控制器.jpg

  相信這跟去年半導體行業(yè)大漲價不無關系。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。當然這個是原廠漲的價格,不是現(xiàn)貨市場的漲幅。

  但業(yè)內(nèi)人士普遍預計,現(xiàn)在漲價應該接近尾聲了,因為有些消費端的需求已經(jīng)降下來,要是再漲價,可能很多需求會被抑制。

  我們看到MOSFET的價格也已經(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漲過價了,今年價格已經(jīng)有微小回落。預計,MOSFET今年可能會有降價的窗口出現(xiàn)。

  其實,除了IC和MOSFET,變壓器和銅價、磁芯有關系(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.jpg

  此外,我們統(tǒng)計了這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

  在市場應用方面,BLDC電機的應用其實非常廣泛,大部分能動的東西都需要用到電機,具體來說有,風機、泵、電動車、電動工具、壓縮機、農(nóng)機具,以及汽車應用等。這幾年在BLDC電機應用方面也出現(xiàn)了一些新的應用,比如吸塵器品類中的洗地機、電吹風中的高速風筒、自動割草機等,另外,由于能源效率要求的提高,以前一些使用有刷電機的地方也在開始替換成BLDC電機,比如電動工具、空調(diào)、洗衣機等應用。未來,在BLDC電機的前景還是相當不錯的。

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