基于對英飛凌2021 和2022 財年每季度營(yíng)收對比來(lái)看，自動(dòng)化和驅動(dòng)、家電以及電動(dòng)汽車(chē)這三個(gè)領(lǐng)域是電機控制系統應用的主要市場(chǎng)增長(cháng)點(diǎn)。這3 大電機驅動(dòng)的支柱可以很好地反映全球電機驅動(dòng)的發(fā)展。根據市場(chǎng)咨詢(xún)公司分析師的觀(guān)點(diǎn)以及客戶(hù)對市場(chǎng)的看法，認為電機驅動(dòng)在2023 年的增長(cháng)相對平穩。

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電機驅動(dòng)是功率半導體的重要應用，英飛凌的電機驅動(dòng)方案覆蓋幾十瓦到幾十兆瓦的各類(lèi)應用。功率半導體產(chǎn)品包括IGBT、SiC MOSFET、高性能的AI 處理器、用于工業(yè)4.0 的無(wú)線(xiàn)互聯(lián)的Wi-Fi 藍牙產(chǎn)品、安全芯片、采用IGBT、MOSFET 和SiC 的IPM 智能功率模塊和高壓大電流晶閘管以及電機驅動(dòng)芯片iMOTION™ 等；應用領(lǐng)域包括大小家電、通用變頻器、伺服驅動(dòng)等比較通用的工廠(chǎng)自動(dòng)化設備、機車(chē)牽引、電動(dòng)汽車(chē)等。

在應用層面上，英飛凌從家電到工業(yè)以及高端的變頻器等領(lǐng)域的產(chǎn)品也是全覆蓋的，其中家電類(lèi)增加比較快的有高效制熱的技術(shù)熱泵和變頻類(lèi)的大家電。就家電領(lǐng)域進(jìn)行細化， 到2024年，家用空調變頻率會(huì )達到99%， 洗衣機以及電冰箱變頻率也會(huì )逐年提高，到2024 年也有94% 和75%（一共有6 億多臺），未來(lái)從家電市場(chǎng)的增長(cháng)率以及家電變頻率的增長(cháng)來(lái)看，其潛力相當巨大。英飛凌也對市場(chǎng)工業(yè)驅動(dòng)的增長(cháng)率進(jìn)行預測，漲幅為4.8%。

1 數字控制解決方案

英飛凌面向電機控制系統可提供iMOTION 數字控制芯片技術(shù)。它是專(zhuān)用的電機驅動(dòng)芯片，運用英飛凌公司長(cháng)期積累的系統級know-how（訣竅），可以在單芯片上完成單電阻采樣、無(wú)傳感器的雙電機控制和PFC 控制�？蛻�(hù)無(wú)需進(jìn)行電機控制編程，開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單、研發(fā)周期短。主要應用于以變頻家電為主的各種電機驅動(dòng)，控制對象包括壓機，風(fēng)機，水泵以及通用電機。iMOTION 是一款用于調速驅動(dòng)器的高度集成的產(chǎn)品系列，使用直流母線(xiàn)電流檢測或使用橋臂電流檢測，集成了無(wú)傳感器磁場(chǎng)定向控制(FOC) 所需的所有控制以及模擬接口功能。在整個(gè)產(chǎn)品系列中，SmartIPM 子系列實(shí)現了最高層次的集成。MCE、微控制器、柵極驅動(dòng)器和三相逆變全橋都集成在1 個(gè)無(wú)引腳的封裝元件上，構成了1 個(gè)完整的逆變器系統。

英飛凌還面向電機控制應用提供微控制器（MCU）產(chǎn)品。主要優(yōu)勢包括以下幾點(diǎn)。

1）英飛凌在MCU 方面擁有豐富的產(chǎn)品線(xiàn)，包括PSoC 和XMC，可以全面覆蓋從家電到工業(yè)控制的電機驅動(dòng)應用。

2）從應用的角度來(lái)看，英飛凌支持小家電、白色家電和工業(yè)應用的電機驅動(dòng)，以及包括醫療在內的特殊場(chǎng)景使用的電機驅動(dòng)，還包括商用車(chē)的電機驅動(dòng)等，涵蓋的范圍非常廣泛。

3）從方案角度來(lái)看，英飛凌在中國有成熟的方案團隊，可以為客戶(hù)提供整套解決方案，以滿(mǎn)足消費家電和工業(yè)應用電機驅動(dòng)的要求，包括伺服驅動(dòng)和變頻器等。

4）英飛凌可以直接為客戶(hù)提供量產(chǎn)級的應用軟件支持，同時(shí)可以把量產(chǎn)級的軟件放在評估板上進(jìn)行評估，從而幫助客戶(hù)在他們的系統上進(jìn)一步實(shí)現更出色的性能。

隨著(zhù)電機驅動(dòng)的應用場(chǎng)景越來(lái)越廣泛，其對數字控制的要求就會(huì )更高。從微控制器的角度來(lái)講，PSoC、XMC算力和外設性能的不斷提升，可以在軟件控制端、系統控制端驅動(dòng)變頻化的上升，這樣可以推動(dòng)電機從老一代定頻驅動(dòng)走向變頻驅動(dòng)，有助于在系統層面大幅度提升電機驅動(dòng)能效。微控制器配合英飛凌的IGBT 或者碳化硅功率器件共同使用，可以從硬件層面實(shí)現系統級的最高效率。英飛凌基于自身先進(jìn)的工藝和長(cháng)期累積的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗，可以提供這種高性?xún)r(jià)比的產(chǎn)品。此外，高端的電機驅動(dòng)需要支持更多專(zhuān)用的功能，比如需要支持更多的工業(yè)通信總線(xiàn)協(xié)議，需要支持更快的電動(dòng)采樣系統等。

對于更復雜的電機驅動(dòng)系統，英飛凌可提供基于自身MCU產(chǎn)品的高效率電機啟動(dòng)算法以及FOC算法給客戶(hù)參考。然后，客戶(hù)可以參考英飛凌的方案來(lái)設計和開(kāi)發(fā)他們自己的產(chǎn)品。此外，英飛凌還在開(kāi)發(fā)更高效率的電機驅動(dòng)算法，以匹配和支持即將發(fā)布的、擁有更高算力的下一代MCU 產(chǎn)品，使整個(gè)系統的數字控制部分的效率得以進(jìn)一步提升。

2 電機系統中的功率單元

英飛凌為電機驅動(dòng)應用在Easy、Econo 等模塊封裝里建立了IGBT7 全系列產(chǎn)品。IGBT7 是繼IGBT4 上市后一個(gè)重要的產(chǎn)品，它采用微溝槽技術(shù)，損耗比IGBT4低，而且允許過(guò)載時(shí)的工作結溫達175 ℃，這樣定義產(chǎn)品符合應用實(shí)際需求。IGBT7 的高功率密度使得應用系統的功率密度也大幅提高。譬如匯川技術(shù)采用IGBT7的伺服驅動(dòng)SV660 1 kW，比采用IGBT4 的上一代產(chǎn)品IS620 體積減小39%。TRENCHSTOP IGBT7 和EC7 二極管技術(shù)是基于最新的微溝槽技術(shù)，使得器件損耗大幅降低，并具有更高可控性。該芯片特別針對工業(yè)電機驅動(dòng)應用和太陽(yáng)能逆變器應用進(jìn)行了優(yōu)化，使得器件靜態(tài)損耗大幅降低，功率密度更高，同時(shí)開(kāi)關(guān)軟度提高。

碳化硅對電機驅動(dòng)可帶來(lái)3 個(gè)優(yōu)勢，首先是功率密度的提高，其次可以采用自然冷卻，也奠定的高速電機驅動(dòng)發(fā)展的基礎。SiC MOSFET 技術(shù)的誕生，使得1 200V以上也有了高速功率開(kāi)關(guān)器件。而硅MOSFET主要應用在650V及以下的中低壓功率領(lǐng)域。除高速開(kāi)關(guān)特性之外，碳化硅還具有高熱導率、高擊穿場(chǎng)強、高飽和電子漂移速率等特點(diǎn)，尤其適合對高溫、高功率密度、高壓、高頻以及抗輻射等惡劣條件要求較高的應用。功率密度是器件技術(shù)價(jià)值的另一個(gè)重要方面。SiC MOSFET芯片面積比IGBT小很多， 譬如100 A1 200 V 的SiCMOSFET 芯片大小大約是IGBT 與續流二級管之和的五分之一。因此，在電機驅動(dòng)中應用中，SiC MOSFET的價(jià)值能夠得到很好的體現，其中包括650 V SiC MOSFET。1 200 V SiC MOSFET 是高速開(kāi)關(guān)器件，可以使一些應用電路的拓撲得以大大簡(jiǎn)化，提高系統功率密度，降低成本。

同時(shí)碳化硅也催生了封裝技術(shù)的進(jìn)步，比如應用于碳化硅單管的點(diǎn)XT 技術(shù)和采用氮化鋁DCB 的Easy 系列功率模塊。由于碳化硅芯片的成本很高，為了提高其輸出能力，散熱就會(huì )變的至關(guān)重要，所以需要利用更新的封裝技術(shù)來(lái)實(shí)現更好的散熱，進(jìn)而提升碳化硅的利用率，使系統的功率密度更高更緊湊。

3 其他趨勢

在電機控制系統中，傳感器為馬達轉動(dòng)以及定位提供精準感測，馬達震動(dòng)異常監測，以及在生產(chǎn)線(xiàn)中精準定位信息。傳感器采集到的數據能夠提供預測性維護功能，減低甚至避免異常組件對生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)程的影響。就無(wú)傳感器的電機而言，英飛凌會(huì )針對啟動(dòng)時(shí)間、各種應用場(chǎng)景下的啟動(dòng)狀態(tài)、以及檢測和控制等各個(gè)方面對算法進(jìn)行優(yōu)化，從而提高控制效率，讓整個(gè)系統的運行變得更加穩定。英飛凌正在開(kāi)發(fā)下一代用于邊緣計算和AI控制器的MCU。第一，該MCU 產(chǎn)品可以在智能化的趨勢下，利用邊緣計算集成的特點(diǎn)來(lái)優(yōu)化在電機驅動(dòng)端對AI 算法有需求的應用的支持。第二是從傳感或者工業(yè)4.0 浪潮下數據采集的角度來(lái)看，英飛凌擁有高性能的藍牙產(chǎn)品、Wi-Fi 產(chǎn)品、以及藍牙和Wi-Fi 二合一產(chǎn)品，這些無(wú)線(xiàn)連接產(chǎn)品可以和傳感器一起組成1 個(gè)數據傳輸系統，通過(guò)無(wú)線(xiàn)連接的方式更加智能化地實(shí)時(shí)傳輸整個(gè)系統的數據，進(jìn)而提高提升整個(gè)電機系統的效率和能效。