BLDC电机在各领域渗透率持续提升，电机控制与驱动IC市场未来可期

（文/程文智）电机的应用非常广泛，可以说大部分动的产品内部都有电机的身影，其主要的应用领域有风机、泵、电动车、电动工具、压缩机、农机具，以及汽车应用等等。随着各国出台了更加严格的用电标准，节能电机成为了市场关注的热点，而BLDC电机具有高效率、高速率、长寿命等优点，成为了业界关注的重点。
 
近几年随着半导体技术的发展、MCU与驱动组件的普及，使得BLDC电机的总体成本降低了很多，再加上这几年来，永磁新材料、自动控制技术，电力电子技术，特别是大功率开关器件的发展，以及国内高压、高速电机制造技术的提升，BLDC电机得到了长足的发展。现在，我们在很多场合都看到了BLDC电机的身影。
 
根据Grand View Research的统计，2022年BLDC的市场规模是189亿美元，预计2025年的市场规模可达223亿美元，年复合增长率为5.7%。
 
BLDC电机在各领域渗透率持续提升

风机、泵、以及压缩机等大部分都用到了家电产品中。家电产品中的电机用量也是非常大的，电子发烧友网粗略做了一个统计，年需电机量就超过了10亿台。比如，截止到2021年底，我国空调电机行业的总产能已经超过5.2亿台，占全球空调电机产能的比重超过90%。
 
现在各个国家的出台了比较严格的产品能效标准，来推动节能电机的发展，而此时BLDC电机的高能效性能的优势就很明显了。因此，我们能够明显看到这些产品应用中的无刷化趋势，只是有的快，有的慢而已。变频洗衣机的渗透率达到了45%；变频冰箱达到了55%；变频空调达80%。
 

图：BLDC在主要家电产品中的渗透率（数据来源：国家统计局、中国海关、电子发烧友网）

 
尽管今年消费电子市场不太理想，比如吸尘器、电动工具、小家电等等，但其实今年仍然有不少表现好于市场预期的应用，比如汽车、电动两轮车、高速风筒等等。下面我们列举了几个表现还不错市场应用。
 
风机与泵类应用

风机领域，风机包括：风扇、排气扇、油烟机、吹风机、暖通空调风机、循环扇、工业风扇等等。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，2021年的产量是2.49亿台。22年的数据还没有出来，相信也会有2亿台以上。
 
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。
 
此外，还有一些应用，比如空气循环扇、工业吊扇和高速风筒等等。

目前，高速风筒方面，今年应该是一个表现非常抢眼的市场，目前出货量还不错的厂商，有徕芬、追觅、素士、直白、康夫等。今年很多传统的家电厂商比如美的、飞腾、飞科等等也加入到了竞争之列。根据我们的了解，现在大概有50多个品牌在做高速风筒产品。
 
国内的这些品牌大都采用的是国内的芯片厂商的方案。目前高速风筒基本都采用了BLDC电机，根据电子发烧友网的统计，去年的高速风筒出货量大概在800万台左右，从今年的年初以来的市场出货情况来看，今年的总出货量有望突破2000万台。
 
当然，虽然市场出货量上升很快，但价格也卷得很厉害，去年的时候，控制板可能还在30元以上，据说现在每个月都会降价1块钱，方案价格卷得很厉害。这让我们想起了3年前的筋膜枪了，两三年的时间被国产厂商们从几千块一台干到了199一台，甚至更低。未来高速风筒市场很有可能会走筋膜枪市场的发展路径。
 
水泵方面，国内的主要泵类企业集中在浙江温岭一代，上市企业有大元泵业，凌霄泵业等。目前BLDC电机在泵类应用中的渗透率还不高，应该不到20%。不过我们已经看到有些泵类企业在往无刷电机方面在转了。不要的原因是，水泵的应用比较细分，每个细分应用的量不是很大，所以推动的情况不是很理想。
 
汽车类应用

如今，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，汽车的电子化趋势越来越明显。在汽车中，除了驱动电机以外，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（比如说车窗、门锁、座椅、后视镜、雨刷、天窗等）都将会使用到大量的电机。
 
特别是新能源汽车的发展，需要用到电机的地方越来越多，这里的电机有不少已经开始采用BLDC电机了，比如说发动机散热风扇，水泵，以及智能座舱中的折叠屏等等。
 
未来几年，从新能源汽车的渗透率来看，也大大超出了我们的预期。2022年，我国的新能源汽车产量是705.8万辆。增速相当快。当然，今年大家对电动汽车的量和价是否还会持续快速增长有所怀疑，即便是这样，今年的汽车用BLDC电机市场也仍然是值得期待的。

具体来看，国内的和而泰在汽车电子方面投入很大，他们与全球知名汽车电子零部件厂商博格华纳、尼得科等形成了战略合作伙伴关系，获取了多个平台级项目，终端品牌包括宝马、奔驰、奥迪、吉利、大众等整车厂，产品主要涉及汽车散热器、冷却液加热器、加热线圈、引擎风扇、门控制马达、汽车逆变器等方向的智能控制器。
 
科博达除了做LED主光源控制器之外，还推出了主动进气格栅控制系统（AGS）电机控制系统。主动进气格栅系统可以根据车速、机舱温度等参数改变进气格栅的开闭角度，控制发动机舱的进气量以及整车风阻。通过优化AGS 控制器的控制策略，AGS 可以显著提升汽车的节能性和动力性。科博达的AGS采用的就是无刷微电机。
 
还有德赛西威，华阳集团等国内Tier1企业也在持续投入等等。此外，兆威机电的BLDC电机解决方案也在智能座舱中得到了量产应用；拓邦股份也在积极布局汽车类电机应用。可以说现在国内汽车电子市场现在处于群雄混战的阶段，接下来几年可能会是开始行业洗牌期，据电子发烧友网了解到，由于前几年汽车行业芯片缺货，车厂引入了很多***的供应商，供应商数量非常多，他们从今年开始会压缩供应商的数量，而且压缩率还挺大的，据说有一家要从8000家压缩到1000家。
 
另外，从汽车内使用的电机数量来看，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，而新能源汽车所需的电机将会更多，可能会超过200台。而由于BLDC电机的长寿命，免维护等优势，已经开始越来越多地在汽车中得到采用。
 
电动车
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，2021年，我国电动自行车产量达到3590万辆。2022年产量应该也有4000万辆左右。
 
其实除了电动自行车，还有电动两轮车、三轮车，以及摩托车也是一个不小的市场。今年国内两轮车的增速超过了市场的预期，每年新增的销量大概有5000万辆左右。
 

 
除了国内市场，东南亚市场也是未来的发展方向之一。前几年由于疫情的扰动，国内两轮车企业，出海计划放缓，但现在疫情放开后，东南亚两轮车和摩托车的电动化有望在未来几年加速。
 
从行业空间上来看，2022年，印尼、越南、泰国、菲律宾、马来西亚、新加坡6个国家的摩托车销量为1227万辆。
 
除了电摩替代现有的燃油摩托车，国内企业有望在东南亚市场引入类似于国内“电动自行车”的车型，进一步渗透通勤、上学等场景，市场空间有望为现在摩托车年销量的2-3倍，达到3000-5000万台电动两轮车年销量空间。
 
政策方面，东南亚摩托车销量前三的印尼、越南、泰国都有相应的政策催化，特别是印尼、泰国对电摩有补贴。印尼2023年3月起每辆电摩获得约3165元人民币补贴，泰国2022年8月批准29.23亿泰铢（约5.85亿人民币）的预算，对电摩、电动车进行补贴。2022年3月税务局颁布补贴标准和条件，电摩补贴约3600元人民币。
 
目前雅迪已经开始布局东南亚市场了。
 
当然，雅迪在国内电动两轮车市场也是属于头部，估计2022年的销量为1400万辆、爱玛的销量大概为1100万量。另外，还有九号、小牛、绿源、新日、台铃等等。
 
在电动两轮车市场，不少都用到了国内MCU厂商的解决方案，比如中微、雅特力、凌鸥创芯、灵动、领芯微等。
 
当然，除了上面提到的这几个应用市场，BLDC电机在压缩机、电动工具、吸尘器与洗地机、机器人、自动贩卖机、电动牙刷、割草机、无人机、破壁机、洗碗机、剃须刀等应用场景中也都有应用，而且用量也挺大的。
 
电机控制与驱动IC市场有望持续增长

正是由于BLDC电机的用量在逐年提升，带动了电机控制与驱动IC市场的持续增长。BLDC电机与交流电机最大的不同就是，它需要一个控制和驱动系统。BLDC电机的驱动控制电路主要有三大部分：控制IC、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。当然，还有传感器、隔离器、阻容元件等电子元器件。近年来，无传感器的BLDC电机解决方案开始变得越来越流行。
 
电机控制IC，是一种可以控制BLDC电机的转速、方向，及扭矩的IC，控制信号可以是模拟信号，或者数字信号，且通常会包括来自电机的某种类型的反馈，比如位置、速度、电流和温度等，以确保电机的正常运行。
 
电机驱动IC，则可以是集成栅极驱动器，并使用外部半桥电路/MOSFET/IGBT；也可以集成栅极驱动器和半桥电路/MOSFET/IGBT。电机驱动器IC一般会提过热、过压、过流、短路和欠压等保护功能。
 
根据市场调研机构FMI的统计，2022年全球电机控制IC市场规模约为49亿美元，预计2023年为52亿美元，2023年~2033年期间以5.3%的年复合增长率为5.3%。预计2023年，全球电机驱动IC市场规模为42.4亿美元，到2033年可达76.7亿美元。
 
最主要的控制IC其实就我们常用的MCU、DSP、FPGA等微处理器，主要的供应商有Microchip、TI、ST、英飞凌、NXP、以及的国内的兆易创新等。
 
另外，这几年，我们也看到不少针对电机应用的MCU厂商正在将栅极驱动器、甚至将后面的驱动电路也集成封装在一起了。
 
将MCU与栅极驱动器集成在一起的供应商有ST、TI、Qorvo，峰岹科技、晶丰明源、灵动微、领芯微等等；
 
当然之前传统做驱动器IC的厂商，比如TI、罗姆、ALLEGRO、东芝、英飞凌、ST等等厂商也在将一些逻辑控制功能集成进了原来的驱动IC当中。
 
可以看到一个明显的趋势，那就是不论是之前的控制IC供应商，还是提供驱动IC的厂商，他们都不约而同地往集成化方向在转。
 
在前不久，我们也跟BLDC电机控制与驱动IC的主要头部供应商们进行了交流，他们一致都认为集成化是行业的发展趋势。

这些年国内MCU厂商很多都瞄准了电机控制应用，比如比如兆易创新、中颖电子、中微半导、国民技术、东软载波、芯海科技、士兰微等上市MCU企业，以及灵动、小华半导体、芯旺微、旋智、沁恒微、爱普特、华芯微特、澎湃微、雅特力、领芯微、航顺、泰芯、琪埔维、极海科技未上市MCU企业都不约而同地推出了针对电机类应用的MCU产品。

在电机驱动器IC方面，入局的玩家也越来越多，除了传统的TI、ST、ADI、英飞凌、安森美、罗姆、Allegro、东芝、Microchip和Qorvo等玩家，还有瑞萨、松下、恩智浦，MPS、PI、迈来芯、峰岹科技、富满微、普诚科技、数明半导体、圣邦微、澎湃微、芯朋微、必易微、拓尔微、瑞盟、艾为、思瑞浦、纳芯微、诚芯微、瞻芯、智芯、率能半导体、智浦欣微、芯北科技、巴丁微、晶致、禹创半导体、士兰微、灿瑞科技、芯派科技、晶丰明源等等。
 
这里看起来国内的企业数量很多，其实很多企业都是这几年才开始推出电机驱动器IC的，目前产品种类和料号数量跟国际大厂相比差距还很大。
 
据QYResearch统计，从消费地区层面来看，2020年，亚太占全球电机驱动器IC市场份额达50.75%，其次为北美，占22.59%，欧洲占17.09%，拉美占5.52%，中东和非洲占4.05%。中国市场在过去几年变化较快，2020年市场规模为7.2亿美元，约占全球的25.48%，预计2027年将达到10.1亿美元，届时全球占比将达到26.57%。
 
从产品市场应用情况来看，2020年，消费电子是电机驱动器IC最大的行业市场，占比达到24.23%，工业及汽车领域占18.4%；办公用品领域占15.02%。
 
在功率器件方面，除了传统的IPM、IGBT产品外，GaN与SiC等第三代半导体技术颇受电机控制与驱动行业的关注。2021年全球SiC市场规模为11.37亿美元，预计未来5年的复合增长率可达28%。目前主要的玩家有ST、英飞凌、Wolfspeed、罗姆、安森美和三菱。ST、英飞凌、Wolfspeed、安森美和罗姆等多家SiC供应商都宣布了产能扩张计划，以满足未来几年终端市场的需求，特别是汽车行业。而且ST和东芝都分别推出了其第三代SiC MOSFET产品。国内的新玩家很多，产品主要是以SBD为主，MOSFET还不多。
 
GaN方面，2021年的市场规模是1.26亿美元，预计到2027年可达21亿美元。而且，现在已经有GaN的产品在电机驱动上的应用了。
 
隔离器方面，主要玩家包括TI、ADI、Skyworks（去年收购Silicon Labs的产品线）等国际厂商、以及纳芯微、川土微、数明和荣湃等国内厂商。思瑞浦最近也推出了隔离器产品，主要针对工厂自动化、电力自动化、电机驱动、电源控制等应用场景。
 
结语
老实说，BLDC电机还处于起步的阶段，应用现在也是百花齐放。未来，我们应该可以在越来越多的地方看到他们的身影。从政策方面来说，各个国家和地区都实施了要求更加严格的电机能效等级标准，比如现在主流电机的能效等级都到了IE3，有的国家已在向IE4能效等级迈进；从经济方面来看，随着半导体技术的升级，电机控制的硬件成本在不断下降；从技术层面来看，新技术，比如创新的系统封装、创新传感器、第三代半导体、更多的创新控制算法，以及AI算法的加入，让BLDC电机的解决方案效率更高，体验更好；从市场因素来看，除了传统的BLDC电机控制与驱动IC供应商，这几年有很多的玩家进入，让竞争更加激烈，出现更多好用，便宜的产品；从社会因素来看，消费者开始最求更有品质的生活，对环保和产品使用体验的要求更高。
 
总的来看，随着BLDC电机的稳步发展，电机控制与驱动IC这块“蛋糕”也必然会越来越大。