兆易创新:打造兼具性价比与高性能的变频驱动方案,助力白色家电产业智能升级

发布时间:2024-06-06 11:40
作者:AMEYA360
来源:兆易创新
阅读量:710

  在消费电子产业链中,白色家电作为不可或缺的重要组成,长期以来扮演着提升居民生活质量的关键角色。然而,产品同质化、市场增速放缓、消费者对家电产品节能环保及智能化等功能抱有日益增强的期待,使得白色家电产业一度低迷。面对此情势,中国家电制造业近些年主动应变,全力推行提质、降本、增效战略,其中,变频技术的大规模应用及其持续深化研发,被视为引领白色家电行业突破瓶颈、迈向高水准、可持续发展前景的有效路径。

  在此背景下,变频家电不仅积极响应了全球节能减排的政策导向,精准迎合了消费者对能效卓越家电的热烈追捧,更是在驱动行业绿色升级、优化居民生活体验方面扮演着举足轻重的角色。在压缩机变频系统中充当“中枢神经”的微控制器MCU,对于塑造变频家电市场的核心竞争力而言,其作用同样至关重要。

  智驭变频

  重塑家电极致体验新维度

  变频技术在诸如洗衣机精准洗涤转速调节、冰箱智能温度管理等应用中大放异彩,不仅显著提升了用户的使用舒适度与操作便捷性,更在能耗层面留下了鲜明的“绿色印记”,同时以更低的启动噪音与振动,赋予产品更高的品质感。其关键则在于对压缩机驱动系统的精细化控制,有效规避了传统定频设备因频繁启停或长期高负荷运行而产生的高能耗问题。

  事实上,消费者对家电变频驱动的低启动噪音、小启动电流、快速启动响应三大核心诉求,其背后是变频控制、驱动算法等核心技术的强力支撑,为家电半导体器件注入了新的价值内涵。作为变频系统的指挥中心,MCU需要负责接收并解析各类输入信号,如用户设定参数、传感器监测数据、通信指令等,依据这些信息实时计算出最佳的电机控制策略,包括电压、频率、相位等关键参数的精细化调整,确保家电设备在保持性能的前提下,实现显著的节能效益。

  对于高端变频家电而言,MCU不仅承担基本控制职能,还在提升设备智能化程度上发挥关键作用。例如随着现代家电愈发追求远程监控、故障自诊断、自主调节等功能,以迎合消费者对便捷化、个性化使用体验的追求,MCU可凭借强大的数据处理性能、丰富的通信接口及高度灵活的编程特性,无缝集成各类智能化模块,满足复杂系统的实时控制与智能互联需求,动态优化变频策略,包括可根据室内温度自动调节空调风速,或根据衣物材质预先设定最佳洗衣程序,让家电设备兼具智能化与人性化特质。

  另一方面,家电市场历来对价格敏感,在产品差异化竞争日趋激烈的背景下,如何通过提供定制化方案,助力白色家电制造商快速实现产品差异化,从而在激烈的市场竞争中崭露头角,是每一个MCU厂商考虑的焦点。

  性价比与性能兼具

  软硬件结合打造高品质冰箱变频驱动系统

  作为本土32位MCU市场的领军企业,兆易创新为家电行业的创新升级提供了从元器件筛选、开发支持、参考设计到量产方案的全方位一体化服务,GD32E230xx、GD32F3x0等系列MCU可为冰箱与洗衣机等白色家电植入一颗强劲且灵动的“变频芯”。例如基于GD32E230xx设计的洗衣机变频驱动解决方案便有针对性地解决了波轮/滚筒洗衣机的技术难点,并取得了新的突破,支持双电阻采样降噪、用于低速洗涤IPM死区补偿、弱磁用于滚筒/波轮高速驱动、快速可靠启动、称重、制动,不平衡检测及脱水保护等各种成熟可靠的洗衣机功能。

  针对冰箱变频应用,兆易创新更是与合作伙伴基于GD32E230xx系列MCU联合开发了变频驱动交钥匙方案,凭借卓越的硬件性能与前沿的控制算法,展现出强大市场竞争力。由于GD32E230xx系列MCU基于ARM® Cortex®-M23内核,最高运行频率达72MHz,相较于市面上基于Cortex®-M0内核的同类产品,它能在保持超低功耗的同时实现更高的运算效能,这对于白色家电变频系统长期稳定运行及优秀能耗控制至关重要。

兆易创新:打造兼具性价比与高性能的变频驱动方案,助力白色家电产业智能升级

  该变频驱动方案运用先进的电路设计与PCB布局技术,可实现100至250瓦功率范围内的统一PCB设计,显著增强产品的通用性,并降低结构件设计与维护成本。该方案独有压缩机驱动控制参数与应用软件分离的特点,用户更换压缩机仅需更新控制参数,电控与驱动硬件无需改动。目前,方案已广泛支持多种主流压缩机型号,并提供专业的定制适配服务以满足个性化需求。

兆易创新:打造兼具性价比与高性能的变频驱动方案,助力白色家电产业智能升级

  在压缩机中,润滑油承担着润滑、降噪、提效、抗氧化等关键任务,内置智能回油平台功能是该驱动方案的另一大特色——启动后,驱动系统会自动引导压缩机进入预设的回油转速范围,有效减轻主控板软件的复杂性,简化系统编程工作。此外,方案利用先进的跳频技术,允许用户预设特定跳频点,主动避开可能引发共振的频率区域,从而避免共振导致的机械振动、噪音增大以及潜在设备损伤,确保系统运行平顺且无故障风险。

  耐用可靠是消费者选择家电的另一关键考量因素,该变频驱动方案严格遵循UL相关标准设计,经过全面、多维度(电压、电流、环境及负载条件)的超过实际应用条件加严格测试确保一流品质,并配备丰富多元的保护功能(过流、过压、过温、过功率、缺相、堵转等),关键保护如输出过流保护采用软、硬件双重防护策略。

  软件算法是硬件系统的控制策略与逻辑核心,除硬件性能出色外,方案采用高性能数字信号处理器、基于单电阻电流采样和扩展反电动势无传感器矢量控制算法,实现驱动系统的高效运作,同时独特的混合脉宽调制技术,相较传统连续宽调制技术开关损耗降低50%,在权衡噪音与效率基础上提升驱动器综合运行效率。得益于兆易创新与合作方对变频产品的持续研发投入,该方案已成功应用于国内头部家电厂商的产品中,同时兆易创新也正积极研发针对白色家电电机驱动的下一代MCU产品。

  产业生态共赢

  构筑全方位家电MCU服务矩阵

  实际上,家电市场客户在对MCU厂商进行产品选型时,除了考察其新品研发的持续创新能力,同样重视的是厂商的“软”实力,涵盖研发投入、品控能力、定制化服务、产品全生命周期的售前售后支持以及稳定的供货保障等多方面。对此,兆易创新正积极构建服务于白色家电的MCU芯片产业生态系统,并已取得丰硕成果。

  兆易创新携手全球生态伙伴构建了完备的产品生态体系,推出多种开发环境IDE、开发套件EVB、实时操作系统RTOS、图形化界面GUI、安全组件、云连接及嵌入式AI解决方案,并在技术平台上提供各系列的视频教程和短片供用户随时在线学习。这一丰富的开发生态不仅为家电厂商设计提供了极大便利,更体现了兆易创新的产品价值和服务理念。

  在产品平台化建设上,除了适用于变频驱动系统的GD32E230xx与GD32F3x0系列外,兆易创新GD32 MCU家族还囊括低功耗GD32L系列、无线连接GD32W系列以及超高性能GD32H系列等多个品类,为家电的多样化应用场景提供丰富的产品选项。例如针对智能家电日益普及的屏幕显示需求,公司推出的GD32H7系列MCU更配备了可定制的智能人机界面(HMI)功能,支持边缘AI应用,满足语音、手势、触摸等多种人机交互需求。而GD32也凭借行业卓越的低失效率,确保在复杂多变的应用场景下产品性能始终稳定,强大的抗电磁干扰能力进一步增强了家电运行的稳定性。

  此外,兆易创新建立严谨的质量管理体系,实现研发、生产和供货的全链条闭环管理,以满足家电客户对品质与售后服务的高标准要求。兆易创新在全球范围内与多家领先晶圆厂、封装测试厂达成战略合作伙伴关系,实现中国大陆与海外的同步生产和交付,依托多元化的供应链体系与灵活的供应能力,有效应对市场周期波动,确保满足家电客户的采购需求。

  白色家电变频技术作为市场趋势与技术创新的交汇点,不仅掀起了行业能效升级的新潮流,更塑造了消费者对高品质家电的新期待。基于兆易创新GD32系列MCU打造的变频驱动方案,有助于客户以高性价比的方式加快产品上市进程,快速提升市场竞争力。

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2024-09-25 14:27 阅读量:350
兆易创新:新晋模拟玩家的差异化竞争之路
  模拟IC是一个空间大、需求分散、成长性高、下游应用广泛的行业。根据第三方调研机构数据,2023年全球模拟芯片市场规模为948亿美元,是2012年的2.4倍,预计到2024年末,全球模拟芯片市场将有望实现3.7%的增长。而在这近千亿美元的市场中,中国市场表现尤为突出——2023年,中国模拟芯片市场规模3027亿元(约合420亿美元),占模拟芯片市场总额的40%左右。  于是,在这样一条“黄金级赛道”上,不但聚集了TI/ADI这样的国际模拟芯片巨头,以及专注于模拟业务的中国芯片企业,还有不少旨在通过“多元化产品组合实现1+1>2效果”的系统级芯片公司,兆易创新(GigaDevice)便是其中的代表之一。  一块“必要的拼图”  作为一家坚持“多元化布局”战略的公司,兆易创新近年来持续推动新产品线的落地,意在不断夯实系统技术基石,并通过产品与应用的协同效应,实现系统融合与联动的能力。简单而言,就是要以系统控制为核心,将存储、传感、电源、信号链等周边元器件整合集成,以围绕产品组合打造整体解决方案的方向去发展。  之所以要这么做,是因为符合兆易创新产品开发和布局的基本逻辑——基于“技术世界服务于物理世界”来进行拓展。在物理世界的需求中,涉及到数据的传输、提取、存储、互联、计算、感知、控制等多个方面,这需要产品的多元化布局;其次,对于应用领域的多元化,也要更加注重产品协同效应;第三,在一些特定的应用领域里,可能需要以整体解决方案的方式提供配套的硬件方案和软件算法,其核心目的就是能够更快地让客户去完成比较优化的方案,增加客户产品的价值。  显而易见,将模拟芯片产品视作公司新的发力方向,也就是顺理成章的事情。  众所周知,模拟芯片主要用于产生、放大和处理连续函数形式的模拟信号(如声音、光线、温度等),可以应用于消费电子、汽车、通讯、工业控制等各种终端上,其中,新能源、服务器市场有望成为模拟芯片行业新的发展趋势和增长点,这与兆易创新Flash和MCU业务的客户重合度非常高。  据统计,2023年中国新能源汽车销售量949.5万辆,同比增长37.9%。未来在政策与市场推动下,新能源汽车渗透率的提高、电动化与智能化的发展均有望促使模拟芯片出现更大规模的发展。而在智能化浪潮下,服务器市场出货量稳步增长,服务器场景中的电压/电流检测、比较电路和过流保护、时钟、电压监控、系统供电等都会用到大量的模拟芯片,使得模拟芯片在服务器领域的需求得到持续释放。  兆易创新的模拟业务启动于2019年的电源管理产品研发。两年后的2021年4月,第一颗集成电源管理芯片GD30WS8805正式量产;同年6月和11月,首颗马达驱动产品GD30DR8306和首款超低噪声LDO GD30LD330x先后上市。2022年5月,兆易创新多款锂电充电IC产品陆续量产上市。  模拟器件细分品类众多、浩如烟海,兆易创新在选择产品方向时,将高性能电源、电机驱动、锂电池管理芯片、专用电源管理芯片、信号链产品作为核心发力点,目前GD30系列模拟产品组合已拥有200余个型号,主要包括:  高性能电源  包括通用降压Buck和升压Boost DC-DC(GD30DC)、线性稳压器LDO(GD30LD)以及高精度基准源(GD30VR)产品系列。其中,高性能大电流LDO以及低功耗高性价比的LDO,已在工业和消费领域等领域广泛应用。通用DC-DC产品覆盖了通信、工业、安防、智能家居等众多领域。低噪声,高精度,极低温度飘移并具备长期稳定性的高精度基准源,可广泛应用于工业控制、能源、电力、信号测量采集、医疗等行业的应用。  电机驱动芯片  包括有刷BDC/无刷BLDC/步进Stepper等各类型的电机驱动芯片(GD30DR)。其中,GD30DR300x有刷电机驱动系列的多颗产品全面涵盖了家电、工业等市场主流应用,还集成了电流镜功能,既节省了布板空间,又降低了系统成本。该系列产品已在清洁电器扫地机市场广泛使用。步进电机驱动GD30DR38xx系列产品则以优异的质量和性价比覆盖了三表、安防、打印等工业市场。  锂电池管理芯片  包括锂电池充电器(GD30BC)以及过压保护(GD30SP)产品系列。以通用型多串数锂电充电芯片为主,并将在储能、新能源车等领域逐步拓展。  专用电源管理芯片  针对专用市场进行深度定制和优化,现已包括DDR PMIC(GD30MP)、TWS耳机盒充电器(GD30WS)、电子雾化器SoC(GD30EC/MP), 以及即将发布的BMS AFE(GD30BM),其性能可达到行业领先。  信号链产品  包括ADC信号转换器(GD30AD)、运放(GD30AP)、比较器(GD30CP),温度检测(GD30TS)等产品系列,可用于电力测量、控制;多相马达控制、电池储能、电池化成等领域。温度检测芯片系列同时覆盖了服务器、数据中心和高速计算等产业。  这样,基于广泛的系统级产品组合和协同优势,兆易创新的模拟产品就能够在多个行业市场为客户提供多样化选择,助力客户实现更加灵活、完整的解决方案。例如,GD30电机驱动产品与GD32 MCU产品搭配形成组合拳,陆续应用于工控行业;高性能电源已进入全球领先的通讯服务商的产品中;新能源汽车的采购清单中也有GD30的身影。  知己知彼,百战不殆  如前文所述,尽管在模拟芯片领域已经拥有了一定的基础,但面对众多成名已久的模拟芯片公司,兆易创新还属于新进玩家,产品种类和数量正在不断地扩充。因此,如何在市场竞争中打造属于自己的差异化优势,就成为一个特别值得思考的问题。  知己  兆易创新在打造差异化竞争优势上,坚定地采取多元化市场策略。这些策略不仅涉及技术创新,还包括市场定位、产品多样化以及生态系统建设等方面。其一,兆易创新的模拟通用产品覆盖面广,专用产品可以满足特定场景,关注“面”的同时也聚焦“点”;其二,兆易创新拥有广泛的存储和MCU产品,无论是与存储结合,还是与MCU结合,均可产生协同优势。所构成的产品矩阵也更为灵活多样,可以为客户提供更多一体化的解决方案,这些都是国内传统模拟IC公司无法比拟的。  同时,兆易创新对自身在模拟电子产业链中地位与作用的认知也是“多元化”的,包括市场定位与产品布局、工艺整合、成本优化、供应链管理、生态系统和客户价值等。这些角色和作用共同构成了兆易创新在模拟电子产业链中的独特地位,使其能够在激烈的市场竞争中保持竞争优势,并不断开拓新的市场和应用领域。  此外,坚持长期主义,打造完整的人才培养体系,在吸纳优秀工程师的同时,鼓励创新的企业文化,在公司内部形成对技术创新的坚持和尊重,也是兆易创新各业务线多年来持续发展的动力和源泉所在。  知彼  国际厂商布局早、产品多、覆盖面广,经过多年的累积,在客户资源、品牌方面已经形成了领先优势。运营模式上,国际模拟芯片大厂普遍采用IDM(Integrated Device Manufacturer)模式,尽管需要庞大的资金支持,运营成本也较高,但企业往往具备更强的资源聚集能力与协同优势。  中国模拟IC厂商作为后起之秀,从电源管理芯片开始奋起直追,逐渐拓宽产品种类至中高端产品,甚至在一些指标上已经比肩国际大厂。经过近些年的经验技术积累,差距也正在逐步缩小。加之国内模拟芯片企业大多采取Fabless模式,更具灵活弹性,轻资产模式也可以大大提高运营效率和成本优势。  受外部大环境的影响,模拟芯片国产化替代趋势正变得越来越明显。以消费类模拟IC为例,相对于汽车和工业领域,消费类模拟IC技术难点并不高,更多是追求成本的极致,这使得能将多个功能模块集成到一颗芯片上,以实现更强大性能和更低成本的高集成度SoC成为了主流方向之一,TWS耳机和电子雾化器等典型消费应用都是如此。在该领域,兆易创新结合自身的MCU、存储类、模拟类产品,完全能够将性能和成本都做到更优。  在工业领域,用于机器人的马达驱动和大电流通用电源市场对电源芯片的需求极为旺盛。前者是由于智能化水平不断发展,机器人集成了更多的功能,其对算力和控制的要求有了明显提升,因此业界采用将控制和计算合并的高压二合一驱动芯片来提升机器人的性能;对后者来说,目前国际厂商占据着30A以上的大电流电源市场,而国内厂商主要是以20A以下的市场为主,但随着智能化地不断提升,高性能CPU和GPU会对大电流有额外的要求,国内厂商向上发展的空间更加广阔。  新能源领域的增长需求,一方面是来自于国内储能和纯电汽车对于前端FE检测芯片的大幅提升。目前,AFE芯片主要依赖于进口,国内市场缺口较大,且随着800V或更高压架构的发展,AFE芯片势必还会迎来成倍的增长。另一方面,则是源于汽车对于SoC芯片的需求。由于电动汽车架构正在从分散向集中演进,对功能安全也愈发看重,使得高度集成度域控制芯片成为主流,从而带动了市场模拟IC市场的需求。  大生态  一家芯片公司能否获得成功,除了具备出色的产品和深厚的技术积淀外,更大程度上要归结于其所依附的生态系统能否成功。兆易创新对生态系统的理解分为三个层面:  1、产品配套生态  包括适配于各产品系列的演示套件、软件平台和代码库、标准认证支持、自研解决方案等,发挥易用性优势。  2、开发应用生态  与第三方生态合作伙伴联手,聚焦汽车、工业、消费等主要市场应用,联合提供各类开发资源和turn-key解决方案。  3、技术协同生态  持续加强与产业上下游厂商合作,加速开放式创新、技术孵化、人才培养和产教融合,打造完善的产业生态链。  这样,当站在层出不穷的新技术、新应用面前时,兆易创新就能够在全球生态的统一和兼容之下,进一步开发适应本地化和全球化的技术,帮助客户把他们看到的新商机和酝酿的新想法,更快、更有信心地转化成量产产品,实现降本增效。  模拟之路,道阻且长  当前,数字芯片不断缩微化,与之配套的信号链模拟芯片也在更多新技术的推动下朝着小型化、低功耗和高性能的方向发展。对从事模拟IC业务的公司而言,首先面对的就是抗扰、散热、工艺、兼容性等亟待突破的技术挑战,这就要求相关企业不仅在技术创新上要有所突破(突破兼容性和高可靠性的壁垒),还需在市场应用、产业链整合、绿色环保等方面进行深入布局。  而且从长远发展来看,模拟类产品的特点是种类多、覆盖面广,如何在现有产品基础上继续做深、做精、做大,避免成为“一代拳王”,也不是一件容易的事情。从已知的GD30产品路线图规划上来看,在已有模拟产品基础上继续拓展高集成度SoC;增加工业级高压大电流驱动芯片产品;增加新能源AFE产品、DDR专用电源芯片、传感专用电源芯片等高集成度芯片,已经成为兆易创新明确的发展目标。  兆易创新对模拟业务设定的未来发展目标涵盖两大主要领域:首先,电源管理芯片将涵盖通用产品及面向特定行业的定制产品,如电机驱动和锂电池管理,以满足不同客户群体的需求并提升品牌效应;其次,信号链产品,特别是在ADC和运放领域,计划通过整合通用产品中的技术来开发更多定制化解决方案,以应对高带宽存储、PC和电子雾化器等行业不断变化的需求。  加大在定制产品领域的投入,是兆易创新释放的另一个明确信号。  随着电子系统的日益复杂化,客户和市场对整体系统性能的要求越来越高,定制化成为了满足头部客户需求的重要方式。只有通过与行业头部客户的战略和技术合作,了解其真实需求并提供定制化解决方案,才能在竞争中立于不败之地。同时,考虑到外资企业同样打开了充足的产能支持,甚至有底气与本土企业展开“价格战”,兆易创新就更需要凭借优质的产品质量和服务、更全面的理解客户需求,才能避免落入盲目内卷的境地。  从兆易创新的发展历程来看,无论是微控制器、存储,还是传感、模拟,公司选择的都是在对技术性能有一定要求的成长性领域里发力和深耕。这些领域对产品的性能、可靠性、稳定性、一致性等有较高要求,考验的是产品本身综合的能力,与设计、供应链、质量控制等很多因素相关。兆易创新目前已经有了相当多的基础能力和经验储备,未来仍会持续投入,通过技术创新来提供精准匹配市场需求的领先产品。
2024-08-20 14:08 阅读量:488
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