【玖越机器人】BLDC电机驱动器发展趋势和市场格局
作者:im足球 来源:im赛事 发布时间:2022-10-03 04:22:37

  从市场格局来看,BLDC电机市场中,亚洲市场的占比最大,占了46.94%,其次是美国,占了21.08%。亚洲其实有不少技术实力都不错的BLDC电机企业,但主要集中在日本,比如尼得科,松下、美蓓亚、三洋电气等。国内的话,目前主要还是处于追赶阶段。但是可以预见的是,未来BLDC电机的增长将主要来自亚洲,而亚洲又将主要在中国。

  欧洲的市场份额也不小,约为19%,由于欧洲和美国的起步比较早,他们掌握了很多BLDC电机的核心技术,未来随着全球市场对高端BLDC电机需求的增多,欧美市场的占比也会缓慢增长。但比例肯定没有亚洲地区高。

  BLDC电机其实是随着半导体电子技术发展而出现的新型机电一体化电机,它是电力电子、微电子技术、控制理论和电机技术相结合的产物。它包含电机和电子两部分,电子部分一般就是我们常说的控制器,这个控制器使用在不同的应用场景有不同的叫法,比如在豆浆机、洗衣机、电冰箱等家用电器;电吹风电动牙刷等个人护理产品,以及电动工具等使用场景中,人们一般称之为智能控制器;

  而用在电梯、机器人、机床、纺织机、汽车等应用场景是,大家又称之为变频器、伺服系统,或者直接叫电机控制器等等。

  根据沙利文(Frost & Sullivan)统计的数据,2015-2019 年全球智能控制器行业的年复合增长率为5.9%,2019 年全球智能控制器行业市场规模达到了1.5万亿美元,预计2024 年将达到约2万亿美元。

  而中国的伺服市场在2020年时达到了164.4亿元,预计2025年可达到297.7亿元。

  当然,因为智能控制器和变频器、伺服系统不仅可以驱动BLDC电机,也能驱动普通的交流电机等,因此市场规模看起来就比之前说的BLDC电机的规模要大一些。

  其实所有的BLDC电机控制器的上游原材料基本都是一样的,都包括IC芯片、电阻电容、隔离器、传感器、二极管、三极管、MOSFET、或者IGBT等功率器件等等。

  下游的应用也非常广泛,主要包含家用电器、电动工具、汽车电子、智能家居、医疗健康、工业机器人、机床等等。

  其中,上游原材料中,最核心的零部件为IC芯片,主要的供应商有ST、TI、Microchip、瑞萨、恩智浦、英飞凌,兆易创新、小华半导体、灵动、中颖电子、国民技术、峰岹科技等等;

  控制器厂商主要有代傲、英维斯、拓邦股份、和而泰、朗科智能、贝仕达克、汇川技术、雷赛智能、西门子、欧姆龙、松下、三菱、安川电机、禾川科技、江苏雷利、卧龙电驱等等;

  下游各子领域主要的公司有,家用电器的美的、海尔、西门子、九阳、苏泊尔等家电厂商;电动工具领域的博世、百得、TTI等;汽车电子领域的博格华纳、尼得科、德赛西威等Tier1厂商,以及特斯拉、BBA、蔚小理等汽车主机厂商。

  控制器内用到的IC芯片主要有SoC、DSP、FPGA、MCU等几种类型,其中以MCU的使用最为广泛。去年的MCU市场也非常火热,根据IC Insights的报告,2021年,MCU平均售价(ASP)上涨了10%至0.64美元;出货量增长12%,达309亿颗,市场规模为197亿美元,预计今年将会增长10%左右达到215亿美元。

  从类别上来看,预计未来32位MCU的销售额的年复合增长率约为9.4%,16位MCU将会保持在47亿美元规模,4/8位保持在24亿美元左右的市场规模,不再增长。

  从市场格局方面来看,中国地区的MCU市场中,主要还是以海外厂商的MCU为主,前六大MCU厂商瑞萨电子、Microchip、ST、恩智浦、英飞凌和TI加起来超过了80%的市场份额。

  在前6大MCU厂商中,瑞萨主要以自研MCU内核为主,其他厂商的MCU产品主要基于ArmCortexM内核。根据各公司官网统计,总共有4,500款ArmCortex-M系列的产品,占所有统计的32位MCU料号数量的64%。

  当然,国内MCU企业这两年发展迅速,目前在国内上市的MCU相关企业有13家之多,包括了兆易创新、士兰微、中颖电子、国民技术、乐鑫科技、芯海科技等,还有BYD半导、中微半导体、恒烁半导体、辉芒微电子等处在上市进程当中,以及灵动、小华半导体、芯旺微、航顺、极海科技等发展不错的MCU企业。

  控制器中的另一个大类产品是功率器件,这包括MOSFET、电源IC、IPM,或者IGBT等产品。据芯谋研究统计,2021年全球功率IC市场规模为305亿美元。2022年保持稳定。2023年,全球半导体芯片、特别是DRAM等存储器价格的大幅下滑、库存消化、市场竞争将导致全球半导体市场和全球功率IC大幅下滑,之后将恢复增长态势。

  但今年的全球功率半导体依旧紧缺。今年3月份ST发布了涨价函,由于原材料和物流成本涨幅无法消化,决定在22年Q2期间对旗下所有产品线月份发布了涨价函,可以看出目前功率半导体的需求仍然很大,供应仍然紧张。

  其中,TI、英飞凌、ST、ADI、安森美、瑞萨、NXP等国际半导体供应商的市占率较高,国内矽力杰、晶丰明源、士兰微、富满微、圣邦微、南芯、明微电子、上海贝岭等在2021年市场表现很好。

  据Omdia统计,2021年中国功率半导体市场空间是182亿美元,预计到2025 年,有望达到195亿美元,相比 2021 年复合增速可达4.55%。

  IGBT和碳化硅MOSFET是目前功率器件发展的重点。另外,根据IHS的数据,2020年中国功率半导体市场规模为153亿美元,同比增长6.3%。目前中国占全球规模的35%左右,是全球最大的功率半导体市场。

  在硅MOSFET方面,2020年,硅MOSFET市场规模约为75亿美元,Yole预计2020至2026年,年复合增长率为3.8%,其中大部分来自消费电子和汽车市场。

  IGBT方面,斯达的主电机控制器的车规级IGBT模块已经开始大批量配套海外市场。据统计,斯达已经有50万的装车量,不过主要是A00级车,以及部分A级车;时代电气获得了不少汽车项目定点,随着二期产能达产,车规IGBT有望放量;宏微科技车规IGBT开始量产。总的来说,国产企业机会很大。

  在中高端MOSFET及IGBT主流器件市场上,国内主要依赖进口,并基本上被欧美日企业所垄断。目前国内的功率半导体龙头企业市场占有率仍然较低,这需要国内功率器件厂商的跟进。相信随着BLDC电机市场的兴起,对国内功率器件厂商来说是一个崛起的机会。

  特别是SiC和氮化镓等第三代半导体的应用,自从特斯拉用了ST的SiC模块产品后,引爆了SiC市场。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。国内的新玩家很多,产品主要是以SBD为主,MOSFET比较少。

  GaN方面,2020年的市场规模是5300万美元,预计到2025年可达11亿美元。而且,现在已经有GaN的产品在电机驱动上的应用了。去年底的时候,我在进博会上就见到了安世半导体和上海电驱动合作的一款GaN电机驱动解决方案,该方案主要用在A00级车上。另外,TI也在开发相关的方案。

  隔离器方面,主要玩家包括海外厂商,TI、ADI、SiliconLabs(已经出售给Skyworks)、以及国产厂商纳芯微、川土微和荣湃等。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。

  国内上市的控制器相关企业有将近30家,不少都是这两年才上市的。在市值靠前的21家电机控制器相关企业中,汇川技术的市值最高,有1544亿元。

  汇川技术主要聚焦在自动化、数字化和智能化的业务主航道,主要的产品有变频器、电梯一体化、PLC、伺服系统、工业机器人、以及新能源汽车电驱系统和电源系统等。去年营收达179亿元,净利润36亿元。

  这里,做控制器的企业有拓邦股份、和而泰、振邦智能、朗科智能、瑞德智能等上市公司。

  做变频器和伺服系统的企业有汇川技术、禾川科技、正弦电气、伟创电气、雷赛智能、信捷电气等;

  电子发烧友对这21家控制器上市公司近三年的毛利率情况做了一个统计,从这个表格中,我们可以明显看到几乎所有的企业2021年的毛利率都比2020年低,而2020年几乎都比2019年的毛利率高。

  根据我们了解到的信息:TI战略性调整了,更侧重电源和驱动芯片,去年的涨幅最大,从5%~70%不等,越低ASP的产品涨幅越大;ST从MOS到MCU产品都有,大概涨了22%;NXP的产品涨幅在15%左右。当然这个是原厂涨的价格,不是现货市场的涨幅。

  但业内人士普遍预计,现在涨价应该接近尾声了,因为有些消费端的需求已经降下来,要是再涨价,可能很多需求会被抑制。

  我们看到MOSFET的价格也已经在逐步回落了。2019年开始,美国万代被台湾MOS管替代得非常快。MOSFET在去年Q3-Q4涨过价了,今年价格已经有微小回落。预计,MOSFET今年可能会有降价的窗口出现。

  其实,除了IC和MOSFET,变压器和铜价、磁芯有关系(去年磁芯涨50%,整体变压器涨8-15%),不过,今年变压器是下降的趋势。

  此外,我们统计了这21家企业的研发投入情况,发现10%研发投入的企业基本都是做工业类和汽车类控制器的,家电和电动工具类企业的研发投入基本在4%左右。

  不过可喜的是,从近三年的研发投入看的话,其实大部分企业的研发投入每年都有不同程度的增加。

  在市场应用方面,BLDC电机的应用其实非常广泛,大部分能动的东西都需要用到电机,具体来说有,风机、泵、电动车、电动工具、压缩机、农机具,以及汽车应用等。这几年在BLDC电机应用方面也出现了一些新的应用,比如吸尘器品类中的洗地机、电吹风中的高速风筒、自动割草机等,另外,由于能源效率要求的提高,以前一些使用有刷电机的地方也在开始替换成BLDC电机,比如电动工具、空调、洗衣机等应用。未来,在BLDC电机的前景还是相当不错的。

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