BLDC加速渗透，国产主控如何优化芯片性能？

电子发烧友网报道（文/李宁远）近几年来，国内电机市场规模在不断增大，产量也在不断提升。尤其是随着科学技术的进步，电机逐步向BLDC等高端电机产品迈进，电机智能化和高效节能化成为我国当前电机行业发展的主要方向。
 
从高速风筒到智能家电、从扫地机器人到新能源汽车，诸多终端产品都在使用BLDC电机替代传统电机，旺盛的终端需求正在推动BLDC电机芯片市场迅速发展。电子发烧友采访了在BLDC芯片行业内耕耘已久的厂商——国民技术、灵动微电子和航顺芯片，这些行业知名厂商也分享了各自对于2024年BLDC市场与发展趋势的判断。
 
BLDC迅速替代常规应用市场，加速渗透更多的新型应用
 
对于今年BLDC市场的景气度，三家厂商都给出了较高的期望。灵动微电子表示“BLDC市场仍旧会蒸蒸日上，一方面生活上的智能化，工业上的智造都离不开电机控制，另一方面旧有的电机应用，比如交流电机应用，也在逐步切换成BLDC电机。美容美发，家用电器，电动工具，汽车电机都会是未来BLDC的大市场”。
 
航顺芯片认为在人工智能、物联网技术的不断发展背景下，BLDC电机需求还会持续增长，“今年有望在智能家居、智慧物流、新能源汽车等领域加速渗透”。
 
“面向小型化、高性能的IPD第三代BLDC电机控制技术已经成熟，在各芯片厂、方案商、电机厂的共同努力下已逐渐投入市场，并迅速占领了常规应用市场”，国民技术对目前的市场评价道，“BLDC目前在高速吹风机、电动牙刷、智能马桶、出行工具、个人航拍等市场已在加速渗透”。
 
家电领域一直是电机的大市场，智慧家电的趋势带动了家电各细分领域对电机的性能、效率和可靠性等方面的要求也在不断提高，尤其是白电领域，BLDC正在加速渗透。个护类家电（如筋膜枪、剃须刀等）、空气处理类家电（如空气净化器、新风、除湿器等）也都是现在年轻人比较青睐的产品，这些市场中BLDC替代都呈现出加速趋势。
 
新能源汽车作为现在最具话题度的赛道，汽车的电动化和智能化衍生出大量的电机需求，BLDC在汽车市场得到了广泛应用，新能源车市场肯定是重点渗透领域，不少厂商都在推进汽车电子领域的BLDC市场拓展。
 
在今年重点布局的领域，航顺表示今年会瞄准电动工具、高速风筒等小家电产品，空调、冰箱、洗衣机等大家电变频应用布局，并且会有低成本和高性能两种电机控制MCU出来。
 
国民技术今年则会面向高性能应用的无人机行业、伺服控制器行业进行产品和算法方面的布局，BLDC芯片产品方面会推出多款高性能MCU，为高端应用国产化添砖加瓦。
 
紧抓BLDC控制设计方向，持续优化电机芯片性能
 
现在终端市场越来越倾向于芯片级的解决方案，单颗芯片要集成更多的器件和功能，简化外围电路，一颗优良的电机芯片解决方案，应该是一个系统级的集成，而不是简单地将芯片拿来封在一起。
 
对于电机芯片集成性要如何提高，国民技术表示“从行业角度来看，就是第三代IPD控制技术，智能功率管理设备，集MCU+预驱+MOS+OPA+保护+算法的深度垂直整合化的产品，配套智能化的工业级开发调试工具。以高性能低成本且小体积的MCU为中心构成单芯片弱电系统与高性能强驱模块进行SIP合封是一个主流的技术走向”。目前如何在最小的芯片面积上定义出最适合的IPD合封的MCU，是MCU厂商正在思考的问题。国民技术认为需要考虑IPD合封MCU处理性能，还要解决芯片PIN的布局，PWM/OPA/ADC/COMP/FLASH/RAM/阻抗/供电/滤波等资源指标分配。
 
当然，除了集成性的提高，电机对控制芯片的诉求还体现在MCU的性能、算法的性能上，国民技术MCU产品在高性能方面，有处于客户试用阶段主频高达240MHz的基于Arm-Cortex M4F内核以及正在研发当中基于Arm-Cortex M7内核的高性能MCU。在电控算法方面，国民技术也表示随着MCU性能的提高和处理能力的增强，在面对无感、伺服等多种应用场景时，将会采用更高精度的电控算法进行处理。
 
对于集成性的提高，灵动表示“集成度越高，系统成本越低，产品有特色的同时针对的市场也越狭窄，投入的风险也就越大。未来对产品定位的精准性，对产品研发的工艺选择，对产品的平台化覆盖要求也就更高。我们一直专注在电机领域，针对不同电压的电机，针对不同集成度的要求，针对不同芯片资源需求都有对应的产品”。
 
在MCU性能上，灵动认为MCU的性能和算法的通配性，与MCU的算力资源相关，变相与MCU的成本相关。如灵动的ARM-Star内核系列产品，有着超过ARM-M4的算力；同时灵动的M0系列产品在算力与应用需求之间有着极佳的平衡，有着极高的性价比。
 
航顺也能提供解决不同需求的产品，不仅提供性价比很高的电机控制MCU，同时提供各类电机控制的整套应用方案，极大缩短产品开发周期，帮助客户产品快速量产。
 
写在最后
 
对于未来BLDC电机控制技术风向的发展，除了集成化的进一步提高，灵动微电子在采访中还提到了“高度集成的混合信号链产品，在关注成本价格的同时要利用集成优势打造高可靠性，机电一体化的电控系统。另一个方向高算力芯片，支持类似多电机控制，复杂控制的应用，利用一款芯片同时满足电控和接口通信”。
 
同时随着人工智能和机器学习技术的不断进步，电机控制器将具备更高的智能化水平，航顺认为电机控制芯片未来会向算法集成、嵌入式AI以及预驱和驱动芯片集成方向发展。
 
“小型化、集成化、智能化、通用化会是未来电机芯片发展的方向。BLDC电机控制最终会和其他行业一样，经历百花齐放到几家独大的阶段。BLDC是跨学科的行业应用，智能化和传统相结合的存在时间会比较长，但智能化最终会到来。”国民技术对于未来电机控制智能化充满信心。