【导读】伴随技术革新、消费结构升级以及“Z世代”成为消费市场的主力大军等因素，绿色智能高端的家电产品消费需求愈加旺盛，于智能家电而言，芯片犹如人体的各类器官，从电源芯片、功率芯片、驱动芯片，再到主控器、通讯芯片等等，每一类芯片都不可或缺。
值得一提的是，近年来，随着国产芯片正加速崛起，家电芯片的国产替代也成为必然趋势。据海信视像近期披露公告显示，拟分拆子公司信芯微至境内上市，据悉，国内最早造芯的家电企业中包括海尔、海信，此外近年来，各大家电巨头，如美的、格力、TCL等家电品牌均积极布局半导体芯片领域。
然而，由于起步较晚，且市场长期被日、美等国家所垄断，家电芯片国产化率虽然在不断提升，但与国外厂商相比仍存在较大的差距，与此同时，大规模生产需求与更高稳定性要求，也逐渐演变为当下家电芯片国产替代的发展瓶颈，那么国产家电芯片该如何破局呢?
国际大厂占主导地位
目前，无论是MCU，还是IPM，特别中高端产品，大部分市场还是被国外芯片大厂把持着。
MCU方面，日本、德国和美国企业的份额最多，前四大芯片供应商占据着76%以上的市场份额，它们是瑞萨电子、英飞凌、德州仪器（TI）和意法半导体（ST），此外，Microchip、恩智浦（NXP）和东芝处在第二梯队。
空调MCU市占率排名前三的厂商分别为Renesas、英飞凌（收购了MCU厂商Cypress）和 TI，三家市占率合计85%左右；冰箱MCU市占率排名前三的厂商是英飞凌、Renesas和 Eastsoft（东软载波），三家市占率合计58.1%左右；洗衣机MCU市占率排名前三的厂商是英飞凌、Renesas和Sinowealth，三家市占率合计67.3%左右。
IPM更是中国本土芯片和模块供应链的软肋，家电设备中，排名前三的IPM供应商为三菱电机半导体、英飞凌和三垦电气，这三家市占率合计在60%以上。
国产化进程
面对巨大的家电市场，以及高端化发展趋势，为了抓住更多商机，中国本土相关芯片企业也在加紧研发进程，争取能从国际大厂手中夺得更多的中高端芯片市场份额。
以MCU为例，最近3年，国内相关企业和芯片产品发展很快，主要得益于几家重点芯片企业前几年的铺垫、验证，使得近3年，特别是2021年，迎来了出货量的爆发。不过，在2022年，受技术壁垒、价格问题和供需关系变化等因素影响，导致国内一些厂商的MCU国产化进程有所放缓。
目前，中国本土家电MCU厂商，如中颖电子、比亚迪半导体、格力零边界、美仁半导体等的产品市占率正在稳步增长，目前占比超过15%。
IPM方面，中国本土产品也保持着良好的发展势头，特别是在2022年，全球功率器件整体供不应求，家电用IPM同样如此，这一年，国内IPM产能释放，极大地缓解了国际大厂产能不足的困扰。本土企业，如士兰微、斯达半导体、格力新元、美垦半导体等的IPM产品市占率达到10%左右。
除了以上提到的本土芯片企业，多个家电设备企业也在研发符合自家产品定位的芯片，以求通过量身定制进一步优化性能和能效，同时掌控关键零部件供应链话语权。
据不完全统计，格力、美的、格兰仕、海信、创维、海尔、康佳、TCL、长虹等家电品牌都已经成立了芯片设计部门，或通过投资初创芯片公司的方式，开发家电芯片。
最具代表性的就是格力、美的、海尔和海信。
格力于2015年成立了微电子所和功率半导体所，2017年成立了微电子部门，开始自研芯片。2018年8月，格力投入10亿元成立珠海零边界集成电路有限公司，专注设计以空调为主的家电MCU、AIoT SoC和功率器件，同年，格力还投入30亿元，帮助闻泰科技收购荷兰功率器件龙头安世半导体。
美的集团于2018年成立了上海美仁半导体有限公司，开始自研芯片。美仁半导体主攻MCU、功率器件、电源管理IC和IoT芯片。
2019年，美的与阿里云合作推出适配AliOS Things的定制芯片，还与三安光电合作成立了第三代半导体联合实验室，研发GaN和SiC功率器件。
美的特别看重IPM的研发，2004年就与当时的国际整流器公司（已经被英飞凌收购了）、德州仪器和日本三洋等成立了变频芯片联合研发实验室，2014年在重庆建设IPM工厂，并在2019年实现IPM模块量产。2021年初，该重庆IPM厂更名为美垦半导体技术有限公司。
相对于格力和美的，海尔和海信在芯片领域的布局更早。
2000年，海尔就成立了北京海尔集成电路设计有限公司、上海海尔集成电路有限公司，前者于2001年成功研发出数字电视MPEG-II解码芯片“爱国者I号”，后者在2005年宣布量产首颗MCU芯片，该公司后来被东软载波收购。
2017和2019年，海尔旗下的优家智能科技有限公司联合瑞昱（Realtek）推出U+物联云解决方案U+云芯和云芯Ⅱ代HR3010。
海信于2005年注资5亿元成立了青岛海信信芯科技有限公司，同年研制出数字视频处理芯片“信芯HiView”VPE1X，使同类进口芯片价格从每颗13美元下降到5美元。2017年，海信收购日本东芝电视，整合其画质芯片设计团队。2019年6月将芯片部门海信信芯和上海宏祐公司整合成立青岛信芯微电子公司。发展至今，其画质处理芯片已经迭代4次。
其它几家家电企业也先后研发出了适于自家产品应用的芯片，这里就不一一详述了。
2022年，在白色家电MCU需求中，空调的需求量为4.3026亿个，洗衣机为1.5314亿个，冰箱冰柜为1.087亿个。虽然疫情给家电行业带来了一些影响，但整体来看并不严重。
尽管家电市场对MCU的需求量很大，但国内家电厂商多年来依赖于进口MCU芯片，主要来自日本（38.2%）和德国（25.1%）。2016年，空调、冰箱、洗衣机三大白电的芯片国产化率不到2%，近几年，随着国产MCU厂商的快速发展，技术和产品趋于成熟，家电MCU国产替代进程加速，2019年国产MCU仅占比11.1%，2020年上升到12%，2021年，国产MCU占比迅速增加，达到17.4%，据不完全统计，2022年占比约22%，预计2023年将达到27.2%。
2021年，家电国产IPM的全球市场份额约14.7%，这个成绩虽然还不错，但远低于日本的71.3%，还有很大的成长空间。
与进口家电芯片仍有差距
近些年，经过国内厂商的不懈努力，家电芯片国产化率虽然有所提升，但是与国外厂商相比仍有较大的差距。
根据产业在线数据，2021年，日本厂商在全球家电IPM市场占比超70%，日德厂商主导全球家电MCU市场。美仁芯片副总经理封为时表示，国外芯片企业有着先发优势，包括技术、制造等，国内芯片企业追赶需要一定的时间。
而且，家电芯片极具价格敏感性，作为后来者的国内家电芯片厂商难以打造性价比优势。中国家电研究院副院长曲宗峰表示，虽然国产家电芯片没有明显的技术短板，在功能的先进性上也可以达到国外芯片的水平，但实际应用规模不够大，使用时间不够长，因此不具备明显的性价比优势。
此外，国产家电芯片缺少市场的数据来证明国产芯片可以做得比进口芯片更好。封为时表示，对国内芯片企业来讲，国产替代最大的瓶颈是作为后来者缺乏足够充分的市场数据证明自己可以做得和进口芯片一样，甚至更好，所以家电厂商对大批量的采用相对谨慎。
封为时举例道，美仁在2020年就推出了可以比肩进口品牌的主控MCU，但在前期推广应用中，由于缺乏足够数量的市场应用数据，客户不敢大量采购使用美仁的芯片。美仁没有放弃，积极配合客户完成了各项严苛的可靠性测试、板级测试、整机测试、长运测试，以及长达一年的试产试销，最终用优于进口芯片的市场失效率赢得了客户的信心和订单。
相应地，国产家电芯片稳定性、可靠性以及一致性缺乏足够多实时监测数据的支撑。TCL空调研发中心总经理熊军就表示，国产家电芯片最大的瓶颈就是如何有足够的数据去支撑它的质量、稳定性、一致性。
对此曲宗峰也指出，可靠性、可信、可度量是家电芯片国产替代的瓶颈和关键，因为家电产品是耐用消费品、数量大，如果出现批次性的问题，企业的成本压力会比较大；而且家电产品预期寿命长，空调、冰箱、洗衣机使用寿命基本都在10年以上，所以家电厂商非常注重家电芯片的可靠性。
更进一步来看，国产家电芯片生态不够健全，兼容性方面不如进口家电芯片。家电厂商如果变更家电芯片需要投入大量的研发资源，一旦国产家电芯片不能满足家电厂商现有平台的标准，不能兼容现有软件平台，可能就会增加成本，降低效率。
加快提升国产替代率
在国内外环境不确定性加大的情形下，加速国产替代已成为国内家电芯片厂商的新命题。
首当其冲的是要提升可靠性，这是国产家电芯片高品质的保证。有专家指出，要做到可靠性应该从芯片设计、制造以及应用等方面下手。在芯片设计时要做到稳定、可靠，定义产品时要将防水、防潮、防尘、防静电、防机械损伤、防应力等考虑在内。而后在芯片制造过程中也需要稳定性、一致性，将抗静电、抗干扰以及抗热负荷、热损伤等方面实现协同，才有可能在家电产品应用中保证可靠性。
封为时建议，国产家电芯片公司作为后来者，应该充分利用后发的优势，树立起立足高端争做一流产品的企业目标。在芯片定义、设计、生产制造、测试等各个环节严加把控，通过提供性能更好、可靠性更高、供货更加灵活的产品赢得客户。在做好产品品质的同时，国产家电芯片公司还应该努力提高技术支持的水平、能力以及响应时间，全面提升客户的满意度。
对于国产芯片的引进，家电厂商建立家电芯片可靠性的防火墙亦至关重要。熊军指出，作为家电厂商，如果要引进国产芯片，不仅需要建立完善的可靠性测试、验证平台，还需要对原有的硬件平台进行新的设计。同时，为了确保应用国产芯片家电产品在市场上能够稳定推进，家电厂商会设置一些阶梯上量的策略，分批次、阶梯投放市场。此外，家电厂商在使用国产家电芯片过程中需要把握好节奏，确保国产家电芯片稳定可靠的基础上再上市，并且在上市过程中要及时发现和解决问题。
曲宗峰对“两路并进”进行了总结，一方面，国内家电芯片公司要坚持长期投入，加大研发投入，弥补制造短板，保证产品功能全面领先性，性能稳定性且产品一致性，使国产家电芯片具有可靠性、可信、可度量；另一方面，加速家电芯片国产替代不仅需要国家政策的引导，还需要行业上下游的协同创新，让更多的下游厂商更大规模地使用国产家电芯片，使我国家电芯片能够在市场占比上实现更大突破。如果这两方面都能做好，甚至品质优于进口家电芯片，国产家电芯片有望在全球家电市场全面普及。
还要看到的是，随着家电产品智能化发展，对家电芯片提出了更高的要求。熊军指出，现在智能家电产品的需求越来越多元化，不仅需要高效化、小型化、集成化，还需要功能更加全面。这就要求家电芯片设计时能够集成更多的功能，例如，目前很多家电芯片设计时就把一些外围的电路集成到芯片中，有助于提升产品的可靠性。同时，现在智能化、IoT、联网以及用户数据学习都需要家电芯片更高的运算能力，并支持在线升级以及数据收集、学习以及智能决策。
从全局来看，国产家电芯片替代进口芯片更重要的还在于确保好成本竞争力、供应保障以及交期。显然，如果国产家电芯片能够解决进口家电芯片这些痛点，则有助于进一步加速国产替代进程。
来源：贤集网
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